WO2019242912A1 - Verfahren zum betreiben einer einen kältemittelkreislauf aufweisenden kälteanlage eines fahrzeugs - Google Patents

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chiller
pressure
low pressure
interior evaporator
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Christian Rebinger
Helmut Rottenkolber
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a refrigerant circuit for a vehicle with at least two evaporators, namely at least egg nem indoor evaporator and a chiller evaporator fer.
  • the interior evaporator can be designed as a front evaporator and / or as a rear evaporator of the vehicle interior and is used to condition an incoming air flow entering the vehicle interior.
  • electrified vehicles require a separate coolant circuit for conditioning and temperature control of the energy storage device, which is usually implemented as a high-voltage battery.
  • Such a coolant circuit is coupled to the refrigerant circuit by means of a heat exchanger, such a heat exchanger also being designed as an evaporator for cooling an air stream or as a so-called chiller for cooling a coolant, as is known, for example, from DE 10 2017 108 809 A1 , which is known from DE 10 2016 108 468 A1 or DE 10 2009 015 658 A1.
  • DE 10 2016 1 17 075 A1 describes a system in which a high-voltage battery of a hybrid or electric vehicle is cooled by means of a coolant circuit which has a coolant-coolant heat exchanger which is thermally coupled to a coolant circuit.
  • the cooling means from the coolant circuit also for cooling a rear zone of the passenger compartment using a coolant-air
  • a passive cooling mode is also provided for the flochvolt battery by means of a passive cooler which is exposed to the ambient air of the vehicle.
  • DE 10 2014 001 022 A1 describes a coolant circuit for a high-voltage battery which is thermally coupled to a refrigerant circuit via a heat exchanger.
  • This coolant circuit has a cooler which is struck by means of the ambient air of the vehicle. This cooler can be bypassed using a bypass line.
  • DE 10 2009 021 530 A1 discloses a coolant circuit for a high-voltage battery, in which both an air-coolant heat exchanger and a chiller thermally coupled to a refrigerant circuit are arranged.
  • the coolant circuit is constructed in such a way that the coolant can be passed either only through the air-coolant heat exchanger or only through the chiller or through both components.
  • a refrigerant circuit having a plurality of evaporators with a heat pump function is known.
  • a first and second chiller is also provided, with each of these evaporators having an expansion element connected upstream.
  • the interior evaporator is followed by a further expansion element downstream, as a result of which this interior evaporator can be operated at an intermediate pressure level.
  • a condenser intended for cooling operation is used to implement an air source heat pump as a heat pump evaporator with an associated expansion element.
  • a chiller branch which has a chiller, a first expansion element and a pressure / temperature sensor connected downstream of the chiller and is thermally coupled to a coolant circuit
  • At least one interior evaporator branch which has an interior evaporator and a second expansion element and is connected in parallel with the chiller branch,
  • the operating point of the refrigerant circuit is set at the refrigerant outlet of the chiller near the dew line of the refrigerant
  • the low pressure is limited by controlling the refrigerant compressor to a maximum low pressure value dependent on the ambient conditions and the required cooling capacity of the chiller, or is reduced while reducing the cooling capacity on the chiller if there is a torque overload on the refrigerant compressor or a predetermined deviation of the temperature from the temperature line of the Refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller is detected.
  • the efficient operation of the refrigerant circuit which is associated with the operation of the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller, close to the dew line is particularly significant for systems with a refrigerant storage arranged on the high pressure side, only slightly deteriorates by either limiting the low pressure to a maximum permissible low pressure value when a torque overload is detected on the refrigerant compressor or when the temperature deviates from the dew line of the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller the low pressure with at least constant cooling capacity, but a loss in system efficiency, at which the chiller is lowered.
  • the low pressure is only increased until an increase in the overheating of the refrigerant is detected for the first time, and from this point onwards the low pressure tends to decrease slightly. It must be taken into account that the desired refrigeration capacity from the interaction of low pressure via the refrigerant compressor and near the dew line is set via the first expansion element. With the reduction in low pressure, the evaporation temperature is also reduced. Here, the low pressure is reduced by means of a control of the refrigerant compressor to such a value at which the plant operating point is again set close to the dew line for efficient system operation.
  • a third option is to set a typical maximum low pressure of the refrigerant circuit, e.g. 4.5 bar with an R1234yf system, and then with increasing overheating due to the reduction in the refrigerant mass flow via the first expansion element.
  • the maximum low pressure value is determined depending on the ambient conditions and the current cooling capacity of the chiller.
  • the environmental conditions relate, for example, to the ambient temperature, i.e. as the evaporation temperature, a value below the ambient temperature should be set when the refrigerant circuit starts up so that the operating point, which is optimized for efficiency, can be restarted with the duration of operation, taking into account the values at the first pressure / temperature sensor.
  • the current cooling capacity of the chiller determines the maximum low pressure value in such a way that as the cooling capacity requirement on the coolant side of the chiller decreases, an increasing value of the low pressure level tends to become apparent.
  • the detection of the torque overload on the refrigerant compressor is realized in an electrically driven refrigerant compressor in that such a refrigerant compressor generates an error signal in the event of a torque overload, which is fed to a control unit of the refrigerant circuit, for example an air conditioning control unit.
  • a torque overload is detected in that the non-positive connection of the magnetic coupling is caused to slip.
  • the cooling capacity at the chiller is determined by means of a following the lowering of the low pressure Control of the first expansion element, together with the refrigerant compressor, adjusted again to the target cooling capacity.
  • the cooling power generated by the chiller is thus again generated by the chiller before the lowering of the low pressure, but at an operating point with lower efficiency compared to the operating point set before the lowering of the low pressure.
  • the pressure difference between the low and high pressure side and thus the pressure ratio is increased.
  • the refrigerant circuit is formed with a low-pressure refrigerant collector, with which defined refrigerant vapor contents can be set, and
  • the refrigerant for adjustment to its dew line or near the dew line in the two-phase region of the refrigerant by means of the low pressure
  • Refrigerant collector is set to a degree of overheating of 0 K.
  • the property of the low-pressure side accumulator is used, that in single-chiller mode it sets a constant vapor content, thus a defined refrigerant quality, that is, overheating with a value of zero occurs at the refrigerant outlet of the chiller.
  • the condition of the refrigerant is set to its dew line or to the left of it in the two-phase area of the refrigerant.
  • the first expansion element belonging to the chiller is used to control the cooling of the refrigerant at the outlet of the condenser or gas cooler for the subcritical operation of the refrigeration system based on the recorded values for pressure and temperature or for the supercritical operation of the refrigeration system to an optimal high pressure based on the measured refrigerant temperature at the outlet of the gas cooler, which in turn serves as an input variable for the target high pressure to set the operating point to achieve the optimal system efficiency.
  • the low pressure is either limited to the maximum low pressure value or reduced to a value below this maximum low pressure value by appropriate control of the refrigerant compressor. Then the cooling capacity of the chiller is adjusted to the value reached before the low pressure was reduced by the corresponding interaction of the refrigerant compressor by increasing the stroke or speed and the expansion element as a rule by further throttling. It has to be taken into account that there can be situations in which the refrigerant circuit can work as a system, independent of supercooling control or regulation of the optimal high pressure. Here, an operating point with a lower efficiency than the operating point reached before the lowering of the low pressure is achieved.
  • the chiller performance at a fixed coolant supply temperature and at the same time through undercooling or optimal high pressure set by means of the first expansion element can be reduced to an operating point at which critical operating limits (overheating, torque) can be reached. From this point on, no further power reduction is possible, the system has reached a limit.
  • the refrigerant circuit is trained with a high-pressure refrigerant collector
  • the refrigerant is set to or near its dew line by means of the first first expansion element to a degree of overheating with a value between 3 and 5 K.
  • the operating point of the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller is set to or near its chill line in that a degree of overheating with a value between 3 and 5 K is adjusted by means of the first expansion element, that is, the chiller.
  • the low pressure The length is set with the refrigerant compressor.
  • the low pressure rises at the same time, and not insignificantly above the standard operating pressure values of a refrigeration system operation for indoor air conditioning, until either a torque overload of the refrigerant compressor is detected or because of the increasing density of the refrigerant and the associated lack of refrigerant charge, the degree of overheating increases, i.e. it can no longer be regulated to a value between 3 and 5 K and, as a result, the low pressure is either limited to the maximum low pressure value by appropriate control of the refrigerant compressor or by increasing the refrigerating capacity of the Chillers, assuming a constant coolant flow temperature, is lowered.
  • the cooling capacity of the chiller is then increased to the value reached before the low pressure was reduced by the corresponding interaction of the refrigerant compressor by increasing the stroke or speed and the expansion element, usually by further throttling. It should be taken into account that there can be situations in which the system can work independently of the setting of the optimal degree of overheating or, if necessary, provide more cooling capacity than is required. In this case, an operating point is set with a lower efficiency than the operating point reached before the lowering of the low pressure.
  • the interior evaporator is followed by a third expansion element downstream, in a chiller and evaporator operation
  • the interior evaporator is operated at a medium pressure level
  • the chiller is operated depending on the requested cooling capacity by regulating the refrigerant compressor and the first expansion element at a low pressure level.
  • the interior evaporator becomes the reference variable for the refrigerant process and gives the low-pressure veau and thus the required evaporation temperature.
  • a low-pressure refrigerant collector i.e. a low-pressure accumulator
  • such an accumulator regulates the vapor content of the refrigerant at the outlet of the evaporator that generates the highest cooling capacity and thus delivers the largest refrigerant masses of electricity.
  • the vapor content actively set by this low-pressure battery is set here in the steady state of the refrigerant circuit both at the outlet of the evaporator with the highest cooling capacity and at the refrigerant outlet of the battery.
  • the interior evaporator is followed by an electrically or mechanically controllable third expansion element, which ensures that in the interior evaporator branch there is no drop below a low pressure leading to icing.
  • This third expansion element a medium pressure level is set in the interior evaporator branch, while in the chiller an arbitrary low pressure level is set by means of the compressor depending on the required cooling capacity of the chiller.
  • the degree of overheating is set, the cooling capacity of the chiller depending on the degree of overheating at the respective low pressure.
  • the maximum cooling capacity of the chiller is achieved when the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller is operated close to the dew line by regulating the degree of overheating to a value between 3 and 5 K by means of the expansion device.
  • the maximum cooling capacity for a certain low pressure is achieved when the outlet state of the refrigerant at the chiller is rather just below the dew line, but due to the coupling of pressure and temperature, neither this point nor the dew line itself can be set precisely and therefore the system operation is aligned to the low overheating values mentioned.
  • the space evaporator Smaller low pressure of the chiller to increase the cooling capacity of the chiller
  • the low pressure of the chiller is raised to the low pressure of the evaporator by regulating the refrigerant compressor. This would mean the same operating situation as without the third expansion organ.
  • a maximum cooling capacity at the chiller is generated at a low pressure of the chiller corresponding to the low pressure of the interior evaporator if the state of the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller is set close to its dew line.
  • the maximum performance of the chiller is therefore achieved with minimal overheating of the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller, and tends to be shifted even more towards the two-phase area of the refrigerant; however, these points are not detectable by the system and therefore cannot be set stably
  • the cooling capacity of the chiller is preferably reduced by increasing the superheating of the refrigerant by means of the first expansion element at constant pressure in the interior evaporator at a low pressure of the chiller corresponding to the low pressure of the interior evaporator.
  • parallel operation of the at least two evaporators each requires a pressure-temperature sensor to be connected to the corresponding evaporators in order to be able to separately detect and actively influence the respective refrigerant states. NEN. If it is impossible that the respective evaporators are operated in parallel, one of the two pressure-temperature sensors can be dispensed with and a remaining pressure-temperature sensor can be introduced downstream in the region of the connection point of the two evaporator branches.
  • a further pressure-temperature sensor is provided after the at least two evaporators (interior evaporator, chiller), but at least as many pressure-temperature sensors according to the number the evaporator reduces by one counting unit, so that at least one additional pressure-temperature sensor is used in a two-evaporator system. If it is also impossible here that the at least two evaporators are operated in parallel, then one pressure / temperature sensor downstream of the low-pressure side refrigerant collector can preferably be used alone. As a result, only one evaporator (chiller or indoor evaporator) is always in operation.
  • Figure 1 shows a circuit arrangement of a refrigerant circuit
  • FIG. 2 shows an alternative circuit arrangement to the circuit arrangement according to FIG. 1 for carrying out an exemplary embodiment of the method according to the invention using a refrigerant collector arranged on the high pressure side
  • Figure 3 shows a further alternative to the circuit arrangement of Figure 1 circuit arrangement for performing an exemplary embodiment of the inventive method equipped with egg nem third expansion element.
  • FIGS. 1 to 3 each show a refrigerant circuit 10 of a refrigeration system of a vehicle which is provided for pure AC operation (cooling operation).
  • the functional expansion with regard to heat pump operation was dispensed with, since the basic idea for describing the method can already be fully illustrated with the simple connection concept.
  • These refrigerant circuits 10 are constructed in an identical basic structure and differ in the arrangement of a refrigerant collector as a low-pressure or high-pressure refrigerant collector.
  • the refrigerant circuit 10 according to FIGS. 1 to 3 consists of the following components:
  • an external condenser 4 or gas cooler 4 which is fluidly connected to the high-pressure outlet of the refrigerant compressor 3,
  • an electrical component for example a high-voltage battery, an electric drive component, etc.
  • a refrigerant collector 6.1 or 6.2 which according to FIGS. 1 and 3 as a low-pressure refrigerant collector 6.1 with a downstream second pressure-temperature sensor pT2, the chiller branch 1.0 and the interior Evaporator branch 2.0 is connected downstream and is connected downstream of the outer condenser 4 or gas cooler 4 according to FIG. 2 as a high-pressure refrigerant collector 6.2.
  • Evaporator branch 2.0 fluidly connected, while its low-pressure side section according to FIGS. 1 and 3 is integrated between the low-pressure refrigerant collector 6.1 and the refrigerant compressor 3 in the refrigerant circuit 10 and according to FIG. 2 between the chiller branch 1 .0 and the refrigerant compressor 3,
  • a third pressure-temperature sensor pT3 connected downstream of the condenser 4 or gas cooler 4,
  • a sixth pressure-temperature sensor pT6 connected downstream, depending on the operating strategy, according to FIG. 2 of the parallel connection of the chiller branch 1 .0 and the interior evaporator 2.0.
  • the third pressure-temperature sensor pT3 is to be provided downstream of the condenser 4 or gas cooler 4.
  • the third pressure-temperature sensor pT3 can be omitted.
  • a climate control device is provided as a control unit (not shown in the figures), to which input signals to be processed, such as actual values from pressure-temperature sensors, are fed in order to use them to generate control signals or To generate setpoints as output signals for controlling the individual components of the refrigerant circuit 10.
  • the interior evaporator branch 2.0 has, according to FIGS. 1 and 2, a check valve 7. At this position, the interior evaporator branch 2.0 is configured according to FIG. 3 with a third expansion element AE3.
  • the refrigerant compressed to high pressure flows from the refrigerant compressor 3 into the outer condenser 4 or gas cooler 4, then into the high-pressure section of the internal heat exchanger 5 and then becomes relaxed into the chiller branch 1.0 by means of the first expansion element AE1.
  • the refrigerant flows via the low-pressure refrigerant collector 6.1 and the low-pressure section of the internal heat exchanger 5 back to the refrigerant compressor 3.
  • the low-pressure refrigerant collector 6.1 of the refrigerant circuit 10 has the task of separating the gaseous and the liquid phase of the incoming refrigerant from one another and storing or circulating the liquid refrigerant in the sense of a volume buffer, depending on the amount of refrigerant required by the system.
  • the refrigerant drawn off from the low-pressure refrigerant collector 6.1 into the downstream low-pressure section of the inner heat exchanger 5 to the refrigerant compressor 3 should have the highest possible and defined vapor content. Practical values range between 80-95%. Values below this mean that the refrigerant is too wet and therefore there is a risk of oil washout on the refrigerant compressor 3. Values above this can impair the oil return to the refrigerant compressor 3.
  • the refrigerant circuit 3 which has been introduced into the refrigerant circuit 10 and is, among other things, Lubricating oil stored in the low-pressure refrigerant collector 6.1 can be returned to the refrigerant compressor 3.
  • a U-shaped (outlet) pipe is integrated, which has an oil hole (also called a sniffer hole) at the lowest point.
  • One open end of the U-tube extends into the vapor space of the low-pressure refrigerant collector 6.1 above the liquid refrigerant, the other (inlet) tube leads upstream into the suction line to the chiller 1.
  • the suction effect causes the oil or oil / refrigerant liquid mixture to be sucked up from the lower area of the low-pressure refrigerant collector 6.1.
  • a steam content of, for example, 90% arises at the outlet of the low-pressure refrigerant collector 6.1. If the oil hole is too small, the steam rises, more oil remains and oil collects in the lower area of the low-pressure refrigerant collector 6.1, while if the oil hole is too large, the steam content drops and ejected liquid components increase.
  • Such a low-pressure refrigerant collector 6.1 regulates the steam content at the refrigerant outlet of the chiller 1 when the refrigerant circuit 10 is started up or when the load changes from dual operation of the evaporators (that is, chiller 1 and interior evaporator 2) to single-chiller operation to a constant value.
  • the vapor content set by the low-pressure refrigerant collector 6.1 arises in the steady state of the refrigerant circuit 10 both at the outlet of the chiller 1 and at the refrigerant outlet of the low-pressure refrigerant collector 6.1.
  • the refrigerant condition at the refrigerant outlet of the chiller 1 is due to the property of the low-pressure refrigerant collector 6.1 explained on the curve of the constant vapor content (e.g. 90%), operated near the dew line. At the same time, this means that the value of the overheating in normal system operation is zero.
  • the first expansion device AE1 therefore, either supercooling control by means of the third pressure-temperature sensor pT3 or regulation to an optimal high pressure takes place, depending on a critical or excessive system operation.
  • the supercooling control is carried out in such a way that pressure and temperature at the outlet of the condenser 4 or gas cooler 4 are detected via the third pressure-temperature sensor pT3 and the amount of supercooling is determined from the values. If the actual value moves above the setpoint, the first expansion device AE1 opens until the setpoint has been reached. If the actual value is smaller than the setpoint, the first expansion device AE1 is closed until the setpoint is reached.
  • the regulation to an optimal high pressure means that the pressure and temperature at the outlet of the condenser 4 or gas cooler 4 are detected via the third pressure-temperature sensor pT3 and the amount of the target high pressure is determined from the values. If the actual value moves above the setpoint, the first expansion device AE1 opens until the setpoint is reached. If the actual value is less than the setpoint, the first expansion organ AE1 is closed until the setpoint is reached. (!).
  • the first pressure-temperature sensor pT1 is not required in single chiller mode, since, as stated above, at the outlet of the low-pressure refrigerant collector 6.1 and at the refrigerant outlet of the chiller 1 there are almost the same pressure-temperature conditions.
  • the operation of the chiller 1 is always strictly separated from the operation of a further evaporator, that is to say the interior evaporator 2, the first pressure-temperature sensor pT1 can be dispensed with consistently for a refrigerant circuit 10 according to FIG.
  • this first pressure-temperature sensor pT1 is absolutely necessary if parallel operation of at least two evaporators, that is, the chiller 1 and the interior evaporator 2 is provided.
  • the minimum number of pressure / temperature sensors required downstream of the evaporators used corresponds to the number of evaporators reduced by the count 1.
  • the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller 1 can no longer be operated in the two-phase area of the refrigerant and thus close to the dew line if the low-pressure refrigerant collector 6.1 is empty, i.e. can no longer supply refrigerant and its Reservoir is exhausted.
  • the low-pressure refrigerant collector 6.1 empties, there is an increasing overheating of the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller 1, and thus also at the outlet of the low-pressure refrigerant collector 6.1.
  • the chiller 1 is detected by means of the first pressure-temperature sensor pT1 (or possibly by means of the second pressure-temperature sensor pT2), the low-pressure is reduced by a control intervention on the refrigerant compressor 3 designed as an electric compressor, by means of the speed of the refrigerant Compressor 3 and thus the cooling capacity is adjusted.
  • the lowering of the low pressure takes place depending on the ambient conditions and the load case on the chiller 1, ie the low pressure in the system is reduced until the overheating or torque problem is no longer detected.
  • the degree of freedom of the low pressure namely to increase in any way, is restricted.
  • the torque overload of the refrigerant compressor 3 is detected by self-diagnosis if the refrigerant compressor 3 is designed as an electric refrigerant compressor.
  • a corresponding diagnostic signal is made available by such an electrical refrigerant compressor, which is evaluated by a control unit, for example a climate control device.
  • Another negative property which can occur in connection with increasing overheating, manifests itself in the deterioration of the oil return transport to the refrigerant compressor 3, since the oil will now be stored increasingly in the low-pressure refrigerant collector 6.1 and due to the lack of liquid refrigerant phase with which the oil enters a mixture, the transport medium to the refrigerant compressor 3 is no longer available
  • the low pressure is limited to a maximum low pressure value by controlling the refrigerant compressor 3, so that a further increase in the low pressure at the refrigerant outlet of the chiller 1 is prevented.
  • the maximum low pressure value is determined as a function of the ambient conditions and the cooling capacity of the chiller 1, ie the evaporation temperature should be set to a value below the ambient temperature when the refrigerant circuit 10 starts up, or initially orientate on this and, with the duration of operation, the operating point is approached again, taking into account the values at the first pressure-temperature sensor pT1. With the reduction of the low pressure, the evaporation temperature of the refrigerant in the chiller 1 is also reduced.
  • this refrigeration capacity is adjusted again by a cooperation of the refrigerant compressor 3 and the first expansion element AE1, by increasing the stroke or speed and method of the first expansion element AE1, ie usually reacted to the new boundary conditions by further throttling. It must be taken into account that there can be situations in which the system can and must work independently of the supercooling control or the control of the optimal high pressure, otherwise an excess cooling capacity cannot be avoided.
  • the efficient control of the refrigerant circuit 10 carried out before the lowering of the low pressure by means of the supercooling control or the control to the optimal high pressure is therefore suspended until new low-pressure positions occur, in particular due to changed, but in particular lower, coolant flow temperatures at the chiller 1 and thereby the return to efficient system operation is enabled, ie the refrigerant compressor 3 provides the stroke or the amount of coolant cooling, the first expansion element AE1 sets the subcooling or the optimal high pressure.
  • the refrigerant compressed to high pressure flows from the refrigerant compressor 3 into the outer condenser 4 or gas cooler 4, then into the high-pressure refrigerant collector 6.2 and then into the high-pressure section of the inner one Heat exchanger 5, in order to then be relaxed into the chiller branch 1.0 by means of the first expansion element AE1.
  • the refrigerant flows out of the chiller branch 1.0 through the low-pressure section of the internal heat exchanger 5 back to the refrigerant compressor 3.
  • the refrigerant circuit 1 .1 is transferred to the refrigerant.
  • the condenser 4 can also be designed with an integrated high-pressure refrigerant collector 6.2, usually the high-pressure refrigerant collector 6.2 downstream is followed by a section of a few flat tubes in the ambient heat exchanger integrated subcooling section, at the outlet downstream of which the high-pressure section of the inner heat exchanger 5 connects ,
  • the overheating at the refrigerant outlet of the chiller 1 in a refrigerant circuit 10 according to FIG. 2 is also operated close to the dew line of the refrigerant by regulating the overheating to a value between 3 and 5 K by means of the first expansion device AE1 , the degree of overheating being detected by means of the first pressure-temperature sensor pT1.
  • the first expansion element AE1 which is designed as an electrical expansion valve, is set to a minimum, but still reliably detectable, overheating value.
  • the pressure-temperature sensor pT5 is responsible for monitoring the overheating control of the refrigerant at the outlet of the interior evaporator 2.
  • the torque overload of the refrigerant compressor 3 is detected by self-diagnosis if the refrigerant compressor 3 is designed as an electric refrigerant compressor.
  • a corresponding diagnostic signal is made available by such an electric refrigerant compressor, which is evaluated by a control unit, for example a climate control unit.
  • the low pressure is limited to a maximum low pressure value by controlling the refrigerant compressor 3, so that a further increase in the low pressure at the refrigerant outlet of the chiller 1 is prevented.
  • the maximum low-pressure value is determined as a function of ambient conditions and the cooling capacity of the chiller 1, ie the evaporation temperature should be a value when the refrigerant circuit 10 starts up be set below the ambient temperature or initially based on this and, with the duration of operation, the efficiency-optimized operating point can be approached again taking into account the values at the first pressure-temperature sensor pT1.
  • the evaporation temperature of the refrigerant in the chiller 1 is also reduced.
  • this refrigeration capacity is adjusted again by a cooperation of the refrigerant compressor 3 and the first expansion element AE1, by increasing the stroke or speed and method of the first expansion element AE1, ie , H. usually reacted to the new boundary conditions by further throttling. It must be taken into account that there can be situations in which the system can and must work independently of the supercooling control or the control of the optimal high pressure, otherwise an excess cooling capacity cannot be avoided.
  • the efficient control of the refrigerant circuit 10 carried out before the lowering of the low pressure by means of the supercooling control or the control to the optimal high pressure is therefore suspended until new low-pressure positions occur, in particular due to changed, but in particular lower, coolant flow temperatures at the chiller 1 and thereby the return for efficient system operation is enabled, ie the refrigerant compressor 3 ensures the stroke or the amount of coolant cooling, the first expansion device AE1 sets the subcooling or the optimal high pressure.
  • Another advantage of the method according to the invention for lowering the low pressure upon detection of a torque overload on the refrigerant compressor 3 and / or an increasing overheating of the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller 1 is not only in avoiding the switching off of the refrigerant compressor 3 but also in the event of a torque overload in ensuring the oil transport and sufficient lubrication of the refrigerant compressor 3 and thus also an increased component life of the refrigerant compressor 3.
  • the method according to the invention also prevents the refrigerant circuit 10 from operating in the region of a critical filling quantity in the sense of a potential refrigerant underfilling.
  • this function is performed by the third expansion element AE2.
  • a multi-evaporator operation that is to say parallel operation of the chiller 1 and the interior evaporator 2 of the refrigerant circuits 10 according to FIGS. 1 to 3, is described below.
  • the interior evaporator 2 becomes the reference variable of the refrigeration process and specifies the level of the low pressure and thus the required evaporation temperature.
  • overheating or a minimum overheating for maximum output at the refrigerant outlet of the chiller 1 is set to set a specific refrigerant mass flow flowing through the chiller 1, so that a defined cooling of the water temperature of the coolant circuit 1 .1 he aim.
  • a defined cooling of the water temperature which is set via the refrigerant mass flow flowing through the chiller 1, is regulated via the first expansion element AE1 of the chiller 1.
  • the refrigerant circuit 10 according to FIG. 1 can also be operated with a third expansion element AE3, as shown in FIG. 3.
  • This third expansion element AE3 belongs to the interior evaporator branch 2.0 and is connected downstream of the interior evaporator 2.
  • the condition of the refrigerant within the interior evaporator branch 2.0 can be detected via a pressure-temperature sensor pT5 provided downstream of the interior evaporator 2; alternatively, an air temperature sensor TLuft_ connected downstream of the interior evaporator 2 can also be used for this.
  • This third expansion element AE3 which is designed as an electrically or mechanically controllable expansion valve, ensures that the interior evaporator branch 2.0 does not fall below a low pressure which leads to icing.
  • a medium pressure level can thus be set in the interior evaporator branch 2.0, while any desired low pressure level below half the low pressure level in the evaporator branch 2.0 is set on the chiller 1 by means of the refrigerant compressor 3 as a function of the required cooling capacity of the chiller 1.
  • the overheating at the refrigerant outlet of the chiller 1 is set by means of the first expansion device AE1, as a result of which the refrigerating power at the chiller 1, depending on the degree of overheating at the refrigerant outlet of the chiller 1, can be varied at the prevailing low pressure.
  • the maximum cooling capacity of the chiller 1 is achieved if the refrigerant is set at the refrigerant outlet near the dew line of the refrigerant.
  • the refrigerant at the refrigerant outlet of the chiller 1 is operated close to the condenser line, ie with a slight overheating, and the interior evaporator is used to increase the cooling capacity of the chiller 1 2 operated by means of the third expansion device AE3 at a medium pressure level.
  • the low pressure of the chiller 1 is raised to the low pressure of the interior evaporator 2 by regulating the refrigerant compressor 3.
  • the cooling capacity at chiller 1 can be reduced.
  • a maximum cooling capacity at the chiller 1 is generated when the refrigerant in the refrigerant outlet of the chiller 1 is operated close to its dew line, ie with minimal overheating.
  • the cooling capacity of the chiller 1 is reduced by increasing the overheating of the refrigerant by means of the first expansion device AE1 at constant pressure in the interior evaporator 2.
  • at least one further interior evaporator for example as a rear evaporator, can be used, which is kept at an intermediate pressure level by means of a separate, electrically or mechanically controllable expansion valve. However, it is particularly advantageous to connect this further expansion element upstream to the second expansion element AE2 of the interior evaporator 2.
  • the first expansion element AE1 designed as an electrical expansion valve in single-chiller mode
  • this can also be implemented as a switchable thermal expansion element or as a switchable orifice tube with a defined opening cross section.
  • the exact setting of the coolant temperature of the coolant circuit 1 .1 of the chiller 1 must therefore by means of a Intermittent operation of the expansion device can be set around the setpoint of the coolant pressure temperature on the chiller.
  • the collector bottle can also be integrated into the condenser 4 before the subcool section integrated into the condenser 4 is flowed downstream.
  • the third pressure-temperature sensor sensor pT3 can be omitted, since by means of the condenser 4, in which high-pressure refrigerant collector 6.2 and subcool section are integrated, subcooling of the refrigerant is already set independently ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs (10) einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit - einem Chiller-Zweig (1.0), welcher einen Chiller (1), ein erstes Expansionsorgan (AE1) und einen ersten Druck-Temperatursensor (pT1) aufweist, - wenigstens einem Innenraum-Verdampferzweig (2.0), welcher einen Innenraum-Verdampfer (2) und ein zweites Expansionsorgan (AE2) aufweist und dem Chiller-Zweig (1.0) parallel geschaltet ist, - einem Kältemittelverdichter (3) und einem Kondensator oder Gaskühler (4), wobei - in einem Single-Chiller-Modus der Betriebspunkt des Kältemittel kreislaufs (10) am Kältemittelaustritt des Chillers (1) nahe der Taulinie des Kältemittels eingestellt wird, - der Niederdruck und die zugehörige Temperatur des Kältemittels mittels des ersten Druck-Temperatursensors (pT1) des Chillers (1) detektiert wird, und - der Niederdruck durch Steuerung des Kältemittelverdichters (3) auf einen von Umgebungsbedingungen und der benötigten Kühlleistung des Chillers (1) abhängigen maximalen Niederdruckwert beschränkt oder unter Reduzierung der Kühlleistung an dem Chiller (1) abgesenkt wird, wenn eine Drehmomentüberlastung am Kältemittelverdichter (3) detektiert wird oder eine vorgegebene Abweichung der Temperatur von der Tauline des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers (1) detektiert wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer einen Kältemittelkreislauf aufweisenden Käl teanlage eines Fahrzeugs
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittel kreislaufs für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Verdampfern, nämlich wenigstens ei nem Innenraum-Verdampfer und einem als Chiller ausgebildeten Verdamp fer.
Der Innenraum-Verdampfer kann als Frontverdampfer und/ oder als Heck verdampfer des Fahrzeuginnenraums ausgeführt werden und dient zur Kon ditionierung eines in den Fahrzeuginnenraum eintretenden Zuluftstroms. Elektrifizierte Fahrzeuge benötigen neben dem Innenraum- bzw. Frontver dampfer zur Konditionierung und Temperierung des in der Regel als Hoch voltbatterie realisierten Energiespeichers einen separaten Kühlmittelkreis lauf. Ein solcher Kühlmittelkreislauf wird mittels eines Wärmeübertragers mit dem Kältemittel kreislauf gekoppelt, wobei ein solcher Wärmeübertrager sei- nerseits ebenfalls als Verdampfer zum Kühlen eines Luftstromes bzw. als sogenannter Chiller zum Kühlen eines Kühlmittels ausgebildet ist wie dies bspw. aus der DE 10 2017 108 809 A1 , der DE 10 2016 108 468 A1 oder der DE 10 2009 015 658 A1 bekannt ist. Die DE 10 2016 1 17 075 A1 beschreibt ein System, bei welchem eine Hoch voltbatterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs mittels eines Kühlmittelkreis laufs gekühlt wird, welcher einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher auf weist, welcher mit einem Kältemittelkreislauf thermisch gekoppelt ist. Um die Notwendigkeit kältemittelbasierter Verdampfer zu reduzieren, wird das Kühl- mittel aus dem Kühlmittelkreislauf auch für eine Kühlung einer hinteren Zone des Fahrgastraums unter Verwendung eines Kühlmittel-Luft-
Wärmetauschers eingesetzt. Zusätzlich wird auch ein passiver Kühlmodus mittels eines der Umgebungsluft des Fahrzeugs ausgesetzten passiven Küh- lers für die Flochvoltbatterie bereitgestellt.
In ähnlicher Weise beschreibt auch die DE 10 2014 001 022 A1 einen Kühl mittelkreislauf für eine Hochvoltbatterie, die über einen Wärmetauscher mit einem Kältemittelkreislauf thermisch gekoppelt ist. Dieser Kühlmittelkreislauf weist einen Kühler auf, der mittels der Umgebungsluft des Fahrzeugs beauf schlagt wird. Dieser Kühler kann mittels einer Bypass-Leitung umgangen werden.
Aus der DE 10 2009 021 530 A1 ist ein Kühlmittelkreislauf für eine Hochvolt- batterie bekannt, in welchem sowohl ein Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher als auch ein mit einem Kältemittel kreislauf thermisch gekoppelter Chiller ange ordnet ist. Der Kühlmittelkreislauf ist derart aufgebaut, dass das Kühlmittel entweder nur durch den Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher oder nur durch den Chiller oder durch beide Komponenten geleitet werden kann.
Schließlich sei noch auf die DE 10 201 1 1 18 162 B4 verwiesen, aus welcher ein mehrere Verdampfer aufweisender Kältemittelkreislauf mit einer Wärme pumpenfunktion bekannt ist. Für diesen Kältemittelkreislauf ist neben einem Innenraum-Verdampfer auch ein erster und zweiter Chiller vorgesehen, wo- bei diesen Verdampfern jeweils ein Expansionsorgan stromaufwärts vorge schaltet ist. Zusätzlich ist dem Innenraum-Verdampfer ein weiteres Expansi onsorgan stromabwärts nachgeschaltet, wodurch dieser Innenraum- Verdampfer auf einem Zwischendruckniveau betreibbar ist. Schließlich wird ein für den Kältebetrieb vorgesehener Kondensator zur Realisierung einer Luftwärmepumpe als Wärmepumpenverdampfer mit einem zugehörigen Ex pansionsorgan eingesetzt. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer einen Käl temittelkreislauf aufweisenden Kälteanlage eines Fahrzeugs mit wenigstens zwei Verdampfern, nämlich wenigstens einem Innenraum-Verdampfer und einem als Chiller ausgebildeten Verdampfer anzugeben, mit welchem im Single-Chiller-Modus, also bei einem ausschließlichen Betrieb des Chillers ein funktionssicherer und damit fehlerfreier Betrieb des Kältemittel kreislaufs sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Pa tentanspruches 1 .
Bei diesem Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Kälte anlage eines Fahrzeugs mit
- einem Chiller-Zweig, welcher einen Chiller, ein erstes Expansionsorgan und einen stromabwärts des Chillers nachgeschalteten Druck- Temperatursensor aufweist und mit einem Kühlmittel kreislauf thermisch ge koppelt ist,
- wenigstens einem Innenraum-Verdampferzweig, weicher einen Innenraum- Verdampfer und ein zweites Expansionsorgan aufweist und dem Chiller- Zweig parallel geschaltet ist,
- einem Kältemittelverdichter, und
- einem Kondensator oder Gaskühler, wird
- in einem Single-Chiller-Modus der Betriebspunkt des Kältemittelkreislaufs am Kältemittelaustritt des Chillers nahe der Taulinie des Kältemittels einge stellt,
- der Niederdruck und die zugehörige Temperatur des Kältemittels mittels des Druck-Temperatursensors des Chillers detektiert, und
- der Niederdruck durch Steuerung des Kältemittelverdichters auf einen von Umgebungsbedingungen und der benötigten Kälteleistung des Chillers ab hängigen maximalen Niederdruckwert beschränkt oder unter Reduzierung der Kälteleistung an dem Chiller abgesenkt, wenn eine Drehmomentüberlas tung am Kältemittel Verdichter oder eine vorgegebene Abweichung der Tem peratur von der Taulinie des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers detektiert wird. Um die bei einem hohen Niederdruck im Single-Chiller-Modus und damit bei einer hohen Verdampfungstemperatur des Kältemittels drohenden Nachteile zu vermeiden, wird der mit dem Betreiben des Kältemittels am Kältemittel- austritt des Chillers nahe an der Taulinie verbundene effiziente Betrieb des Kältemittel kreislaufs, welcher insbesondere für Systeme mit hochdruckseitig angeordnetem Kältemittelspeicher signifikant ist, nur geringfügig verschlech tert, indem bei einer Detektion einer Drehmomentüberlastung am Kältemit telverdichter oder bei einer vorgegebenen Abweichung der Temperatur von der Taulinie des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers entweder der Niederdruck auf einen maximalen zulässigen Niederdruckwert beschränkt oder der Niederdruck bei zumindest gleichbleibender Kälteleistung, jedoch Einbuße in der Systemeffizienz, an dem Chiller abgesenkt wird. Mit dem ansteigenden Niederdruck des Kältemittels, i.d.R. ist dieser auch an eine zunehmende Kühlmitteleintrittstemperatur in den Chiller gekoppelt, steigt auch dessen Dichte an und führt damit zu einem erhöhten Kältemittel bedarf im Niederdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs, d.h. es nimmt die Gefahr einer Kältemittelunterfüllung zu, die letztlich in einer Kältemittelunter- füllung münden kann. Damit kann im Single-Chiller-Modus das Kältemittel am Kältemittelaustritt des Chillers nicht mehr nahe der Taulinie betrieben werden, das Kältemittel überhitzt zunehmend. Idealerweise wird bei einer geforderten Kälteleistung der Niederdruck nur so lange angehoben, bis erst malig ein Anstieg im Wert der Überhitzung des Kältemittel detektiert wird und von diesem Zeitpunkt an erfolgt tendenziell eher eine geringfügige Absen kung des Niederdrucks. Es ist zu berücksichtigen, dass die gewünschte Käl teleistung aus dem Zusammenspiel Niederdruck über den Kältemittelverdich ter und Tauliniennähe über das erste Expansionsorgan eingestellt werden. Mit der Reduktion des Niederdrucks wird auch die Verdampfungstemperatur reduziert. Hierbei wird der Niederdruck mittels einer Regelung des Kältemit telverdichters auf einen solchen Wert reduziert, bei welchem der Anlagenbe triebspunkt für einen effizienten Systembetrieb wiederum nahe der Taulinie eingestellt wird. Da nun die Option im Raum stehen kann, mehr Kälteleistung bereitzustellen, als letztlich systemseitig gefordert ist, wäre ein (hochfrequen ter) On-Off-Betrieb oder Zwei-Punkt-Regelbetrieb der Kälteanlage denkbar. Darüber hinaus könnte das System längere Zeit mit Überschusskälteleistung arbeiten, bevor für einen längeren Zeitraum der Kältekreis im Sinne eines niederfrequenten Zwei-Punkt-Regelbetriebs ruht.
Ein dritte Option stellt die Einstellung eines typischen maximalen Nieder drucks des Kältemittelkreislaufs dar, bspw. 4,5 bar bei einem R1234yf- System, bei dann zunehmender Überhitzung aufgrund der Reduktion des Kältemittelmassenstroms über das erste Expansionsorgan.
Der maximale Niederdruckwert wird in Abhängigkeit der Umgebungsbedin gung und der aktuellen Kälteleistung des Chillers bestimmt. Die Umge bungsbedingungen betreffen bspw. die Umgebungstemperatur, d.h. als Ver- dampfungstemperatur sollte bei Anlauf des Kältemittelkreislaufs ein Wert unterhalb der Umgebungstemperatur eingestellt werden, damit mit der Dauer des Betriebs unter Berücksichtigung der Werte am ersten Druck- Temperatursensor wieder der effizienzoptimale Betriebspunkt angefahren werden kann. Die aktuelle Kälteleistung des Chillers bestimmt den maxima- len Niederdruckwert derart, dass mit abnehmendem Kälteleistungsbedarf auf der Kühlmittelseite des Chillers tendenziell ein immer weiter ansteigender Wert des Niederdruckniveaus sich abzeichnet.
Die Detektion der Drehmomentüberlast an dem Kältemittelverdichter wird bei einem elektrisch angetriebenen Kältemittelverdichter dadurch realisiert, dass ein solcher Kältemittelverdichter bei einer Drehmomentüberlast ein Fehler signal erzeugt, welches einer Steuereinheit des Kältemittel kreislaufs, bspw. einem Klimasteuergerät zugeführt wird. Bei einem mechanisch, bspw. durch eine Brenn kraftmasch ine angetriebenen Kältemittelverdichter wird eine Drehmomentüberlast dadurch detektiert, dass die kraftschlüssige Verbindung der Magnetkupplung ins Rutschen versetzt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird im Anschluss an die Absenkung des Niederdrucks die Kälteleistung am Chiller mittels einer Regelung des ersten Expansionsorgans zusammen mit dem Kältemittelver dichter wieder auf die Sollkälteleistung angepasst. Damit wird wieder diejeni ge Kälteleistung von dem Chiller erzeugt, die von demselben vor der Absen- kung des Niederdrucks erzeugt wurde, jedoch in einem Betriebspunkt mit geringerer Effizienz im Vergleich zu dem vor der Absenkung des Nieder- drucks eingestellten Betriebspunkt. Systemseitig wird die Druckdifferenz zwi schen der Nieder- und Hochdruckseite und damit das Druckverhältnis ange hoben. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass
- der Kältemittelkreislauf mit einem Niederdruck-Kältemittelsammler ausge bildet wird, mit welchem definierte Kältemitteldampfgehalte einstellbar sind, und
- das Kältemittel zur Einstellung auf dessen Taulinie oder nahe der Taulinie im Zwei-Phasen-Gebiet des Kältemittels mittels des Niederdruck-
Kältemittelsammlers auf einen Überhitzungsgrad von 0 K eingestellt wird.
Hierbei wird die Eigenschaft des niederdruckseitigen Akkumulators genutzt, dass dieser im Single-Chiller-Modus einen konstanten Dampfgehalt damit eine definierte Kältemittelgüte einstellt, sich also am Kältemittelaustritt des Chillers eine Überhitzung mit einem Wert Null einstellt, d. h. der Zustand des Kältemittels wird auf dessen Taulinie oder links von dieser im Zwei-Phasen- Gebiet des Kältemittels liegend, eingestellt . Mit dem ersten, dem Chiller zu gehörigen Expansionsorgan erfolgt für den unterkritischen Betrieb der Kälte- anlage eine Unterkühlungsregelung des Kältemittels am Austritt des Kon- densators bzw. Gaskühler auf Basis der erfassten Werte für Druck und Tem peratur oder für den überkritischen Betrieb der Kälteanlage eine Regelung auf einen optimalen Hochdruck auf Basis der gemessenen Kältemitteltempe ratur am Austritt des Gaskühlers, die wiederum als Eingangsgröße für den Sollhochdruck zur Einstellung des Betriebspunkts zum Erzielen der optima len Systemeffizienz dient..
Tritt im Single-Chiller-Modus ein Anstieg des Niederdrucks auf undwird hier bei einer der nachteiligen Folgen (Drehmomentüberlast am Kältemittelver- dichter oder zunehmende Überhitzung des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers) detektiert, wird durch entsprechende Steuerung des Kältemit telverdichters der Niederdruck entweder auf den maximalen Niederdruckwert beschränkt oder auf einen Wert unterhalb von diesem maximalen Nieder- druckwert abgesenkt. Anschließend wird die Kälteleistung des Chillers wie der auf den vor der Absenkung des Niederdrucks erreichten Wert durch ent- sprechendes Zusammenwirken von Kältemittel Verdichter durch Anstieg von Hub oder Drehzahl und Expansionsorgan i.d.R. durch weiteres Androsseln eingestellt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass es zu Situationen kommen kann, in denen der Kältemittelkreislauf als System losgelöst von Unterküh- lungsregelung bzw. Regelung des optimalen Hochdrucks arbeiten kann. Hierbei stellt sich ein Betriebspunkt mit, gegenüber dem vor der Absenkung des Niederdrucks erreichten Betriebspunkt, geringeren Effizienz ein.
Damit kann mit steigendem Niederdruck die Chillerleistung bei fester Kühl- mittelvorlauftemperatur und gleichzeitig durch eine mittels des ersten Expan sionsorgans eingestellter Unterkühlung oder eingestelltem optimalem Hoch druck reduziert werden bis hin zu einem Betriebspunkt an dem mögliche kri tische Betriebsgrenzen (Überhitzung, Drehmoment) erreicht werden. Von diesem Zeitpunkt an ist keine weitere Leistungsreduktion mehr möglich, das System hat eine Grenze erreicht.
Eine alternative und vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass
- der Kältemittelkreislauf mit einem Hochdruck-Kältemittelsammler ausgebil det wird, und
- das Kältemittel zur Einstellung auf oder nahe dessen Taulinie mittels des ersten erstes Expansionsorgans auf einen Überhitzungsgrad mit einem Wert zwischen 3 und 5 K geregelt wird.
Bei einem solchen Kältemittelkreislauf mit einem hochdruckseitigen Kältemit telsammler wird der Betriebspunkt des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers auf oder nahe dessen Taulinie dadurch eingestellt, dass mittels des ersten, d.h. dem Chiller zugehörigen Expansionsorgans ein Überhitzungs grad mit einem Wert zwischen 3 und 5 K eingeregelt wird. Die Niederdruck- läge wird hierbei mit dem Kältemittelverdichter eingestellt. Sinkt die von dem Chiller zu erbringende Kälteleistung, insbesondere bei gleichbleibender Kühlmittelvorlauftemperatur an, steigt gleichzeitig der Niederdruck an, und zwar nicht unerheblich über Standardbetriebsdruckwerte eines Kälteanla- genbetriebs zur Innenraumklimatisierung, bis entweder eine Drehmomen tüberlast des Kältemittelverdichters detektiert wird, oder aufgrund der anstei gende Dichte des Kältemittels und der damit verbundenen fehlenden Kälte- mittelfüllmenge der Überhitzungsgrad ansteigt, also nicht mehr auf den Wert zwischen 3 und 5 K regelbar ist und infolgedessen durch entsprechende Steuerung des Kältemittelverdichters der Niederdruck entweder auf den ma- ximalen Niederdruckwert beschränkt oder unter Anhebung der Kälteleistung des Chillers, bei angenommener gleichbleibender Kühlmittelvorlauftempera tur, abgesenkt wird. Anschließend wird die Kälteleistung des Chillers wieder auf den vor der Absenkung des Niederdrucks erreichten Wert durch entspre chendes Zusammenwirken von Kältemittelverdichter durch Anstieg von Hub oder Drehzahl und Expansionsorgan, i.d.R. durch weiteres Androsseln an- gehoben. Dabei ist zu berücksichtigen, dass es zu Situationen kommen kann, in denen das System losgelöst von der Einstellung des optimalen Überhitzungsgrades arbeiten kann oder ggf. mehr Kälteleistung bereitstellt als gefordert wird. Hierbei stellt sich ein Betriebspunkt mit gegenüber dem vor der Absenkung des Niederdrucks erreichten Betriebspunkt geringeren Effizienz ein.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Chiller- und Verdampferbetrieb dem Innenraum-Verdampfer ein drittes Ex pansionsorgan stromabwärts nachgeschaltet, wobei
- der Innenraum-Verdampfer auf einem Mitteldruckniveau-Niveau betrieben wird, und
- der Chiller in Abhängigkeit der angeforderten Kühlleistung durch Regelung des Kältemittelverdichters und des ersten Expansionsorgans auf einem Nie derdruck-Niveau betrieben wird.
Bei einem solchen Mehrverdampferbetrieb wird der Innenraum-Verdampfer zur Führungsgröße des Kältemittelprozesses und gibt das Niederdruckni- veau und damit die geforderte Verdampfungstemperatur vor. Wenn der Käl temittelkreislauf einen Niederdruck-Kältemittelsammler, also einen nieder druckseitigen Akkumulator aufweist, regelt ein solcher Akkumulator den Dampfgehalt des Kältemittels am Austritt desjenigen Verdampfers, welcher die höchste Kühlleistung erzeugt und damit den größten Kältemittelmassen strom liefert. Der durch diesen niederdruckseitigen Akkumulator aktiv einge stellte Dampfgehalt stellt sich hierbei im eingeschwungenen Zustand des Kältemittel kreislaufs sowohl am Austritt des Verdampfers mit der höchsten Kühlleistung als auch am Kältemittelaustritt des Akkumulators ein.
Bei einem solchen Dualbetrieb wird dem Innenraum-Verdampfer ein elektri sches oder mechanisch regelbares drittes Expansionsorgan nachgeschaltet, welches dafür sorgt, dass im Innenraum-Verdampferzweig keine Unter- schreitung eines zur Vereisung führenden Niederdruckdrucks erfolgt. Mit die- sem dritten Expansionsorgan wird im Innenraum-Verdampferzweig ein Mit teldruckniveau eingestellt, während im Chiller ein beliebiges Niederdruckni veau mittels des Verdichters in Abhängigkeit der geforderten Kühlleistung des Chillers eingestellt wird. Mit dem ersten, dem Chiller zugeordneten Ex pansionsorgan wird der Überhitzungsgrad eingestellt, wobei die Kälteleistung des Chillers in Abhängigkeit des Überhitzungsgrades beim jeweiligen Nie derdruck variiert werden kann. Hierbei wird die maximale Kälteleistung des Chillers dann erzielt, wenn das Kältemittel am Kältemittelaustritt des Chillers nahe der Taulinie betrieben wird, indem mittels des Expansionsorgans der Überhitzungsgrad auf einen Wert zwischen 3 und 5 K eingeregelt wird. Tat- sächlich wird die maximale Kälteleistung für einen bestimmten Niederdruck dann erzielt, wenn der Austrittszustand des Kältemittels am Chiller eher knapp unterhalb der Taulinie zu liegen kommt, jedoch ist aufgrund der Kopp lung von Druck und Temperatur weder dieser Punkt noch die Taulinie an sich präzise einstellbar und daher wird der Systembetrieb auf die erwähnten ge- ringen Überhitzungswerte ausgerichtet.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mehrver dampferbetriebes wird bei einem gegenüber dem Niederdruck des Innen- raum -Verdampfers kleineren Niederdruck des Chillers zur Erhöhung der Kühlleistung des Chillers
- der Kältemittelzustand am Kältemittelaustritt des Chillers nahe an dessen Taulinie eingestellt, und
- der Innenraum-Verdampfer mittels des dritten Expansionsorgans auf einem
Mitteldruck-Niveau betrieben.
Vorzugsweise wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung zur Reduzierung der Kühlleistung des Chillers durch Regelung des Kältemittel Verdichters der Niederdruck des Chillers bis an den Niederdruck des Verdampfers angeho ben. Damit wäre dieselbe Betriebssituation gegeben wie ohne des dritten Expansionsorgans.
Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem dem Niederdruck des Innenraum-Verdampfers entsprechenden Niederdruck des Chillers eine maximale Kühlleistung am Chiller erzeugt, wenn der Zu stand des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers nahe an dessen Taulinie eingestellt wird. Die maximale Leistung des Chillers wird also bei minimaler Überhitzung des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers erreicht, tendenziell sogar noch eher in Richtung des Zwei-Phasen-Gebiets des Kältemittels verschoben, jedch sind diese Punkte systemseitig nicht er fassbar und damit nicht stabil einstellbar
Vorzugsweise wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung bei einem dem Niederdruck des Innenraum-Verdampfers entsprechenden Niederdruck des Chillers die Kühlleistung des Chillers durch eine Erhöhung der Überhitzung des Kältemittels mittels des ersten Expansionsorgans bei konstantem Druck im Innenraum-Verdampfer reduziert. Wird ein System mit hochdruckseitigem Kältemittelsammler eingesetzt ist für den parallelen Betrieb der mindestens zwei Verdampfer (Innenraum- Verdampfer, Chiller) jeweils ein Druck-Temperatursensor den entsprechen den Verdampfern nachzuschalten, um auf diese Weise getrennt voneinander die jeweiligen Kältemittelzustände erfassen und aktiv beeinflussen zu kön- nen. Sollte es ausgeschlossen sein, dass die jeweiligen Verdampfer parallel betrieben werden, so kann auf einen der beiden Druck-Temperatursensoren verzichtet werden und ein verbleibender Druck-Temperatursensor stromab wärts im Bereich des Verbindungspunktes der beiden Verdampferzweige eingebracht werden.
Beim System mit niederdruckseitigem Kältemittelsammler sind neben dem Druck-Temperatursensor nach dem Kältemittelsammler zur Leckagedetekti on jeweils ein weiterer Druck-Temperatursensor nach den mindestens zwei Verdampfern (Innenraum-Verdampfer, Chiller) vorgesehen, jedoch mindes tens so viele Druck-Temperatur-Sensoren entsprechend der Anzahl der Ver dampfer reduziert um eine Zähleinheit, damit werden in einem Zwei- Verdampfer-System mindestens ein weiterer Druck-Temperatursensor ein gesetzt. Ist auch hier ausgeschlossen, dass die mindestens zwei Verdampfer parallel betrieben werden, so kann vorzugsweise allein auf den einen Druck- Temperatursensor stromabwärts des niederdruckseitigen Kältemittelsamm lers zurückgegriffen werden. Folglich ist immer nur ein Verdampfer (Chiller oder Innenraum-Verdampfer) aktiv in Betrieb. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie an hand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Schaltungsanordnung eines Kältemittelkreislaufs zur
Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsge mäßen Verfahrens unter Verwendung eines niederdruckseitig angeordneten Kältemittelsammlers,
Figur 2 eine zur Schaltungsanordnung nach Figur 1 alternative Schal- tungsanordnung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines hochdruckseitig angeordneten Kältemittelsammlers, und Figur 3 eine weitere zur Schaltungsanordnung nach Figur 1 alternative Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet mit ei nem dritten Expansionsorgan.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen der Einfachheit halber jeweils einen für den reinen AC-Betrieb (Kühlbetrieb) vorgesehenen Kältemittelkreislauf 10 einer Kältean lage eines Fahrzeugs. Auf die funktionale Erweiterung hinsichtlich eines Wärmepumpenbetriebs wurde verzichtet, da der Grundgedanke zur Be- Schreibung des Verfahrens bereits mit dem einfachen Verschaltungskonzept vollumfänglich darstellbar ist. Diese Kältemittelkreisläufe 10 sind in einer identischen Grundstruktur aufgebaut und unterscheiden sich jeweils in der Anordnung eines Kältemittelsammlers als Niederdruck- oder Hochdruck- Kältemittelsammler.
Der Kältemittelkreislauf 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 besteht aus folgenden Komponenten:
- einem Kältemittelverdichter 3,
- einem äußeren Kondensator 4 oder Gaskühler 4, welcher mit dem Hoch- druckausgang des Kältemittel Verdichters 3 fluidverbunden ist,
- einem Chiller-Zweig 1 .0 mit einem zur Kühlung einer elektrischen Kompo nente (bspw. eine Hochvoltbatterie, eine elektrische Antriebskomponente usw.) des Fahrzeugs vorgesehenen Chiller 1 , einem dem Chiller 1 vorge schalteten und als elektrisches Expansionsventil ausgebildeten ersten Ex- pansionsorgan AE1 und einem dem Chiller 1 nachgeschalteten ersten Druck-Temperatursensor pT1 , wobei der Chiller 1 mit einem Kühlmittelkreis lauf 1.1 zur Kühlung der elektrischen Komponente thermisch gekoppelt ist,
- einem Innenraum-Verdampferzweig 2.0 mit einem Innenraum-Verdampfer 2 und einem demselben vorgeschalteten und mit einer Absperrfunktion aus- geführten zweiten Expansionsorgan AE2 wobei der Innenraum- Verdampferzweig 2.0 dem Chiller-Zweig 1 .0 parallel geschaltet ist,
- einem Kältemittelsammler 6.1 bzw. 6.2, der gemäß den Figuren 1 und 3 als Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 mit einem nachgeschalteten zweiten Druck-Temperatursensor pT2 dem Chiller-Zweig 1 .0 und dem Innenraum- Verdampferzweig 2.0 stromabwärts nachgeschaltet ist und der gemäß Figur 2 als Hochdruck-Kältemittelsammler 6.2 dem äußeren Kondensator 4 oder Gaskühler 4 stromabwärts nachgeschaltet ist,
- einem inneren Wärmeübertrager 5, dessen Hochdruckseite den Kondensa- tor 4 oder Gaskühler 4 mit dem Chiller-Zweig 1 .0 und dem Innenraum-
Verdampferzweig 2.0 fluidverbindet, während dessen niederdruckseitiger Abschnitt gemäß den Figuren 1 und 3 zwischen dem Niederdruck- Kältemittelsammler 6.1 und dem Kältemittelverdichter 3 in den Kältemittel kreislauf 10 und gemäß Figur 2 zwischen dem Chiller-Zweig 1 .0 und dem Kältemittel Verdichter 3 eingebunden ist,
- einem dem Kondensator 4 oder Gaskühler 4 nachgeschalteten dritten Druck-Temperatursensor pT3,
- einem dem Kältemittelverdichter 3 nachgeschalteten vierten Druck- Temperatursensor pT4,
- einem gemäß den Figuren 2 und 3 dem Innenraum-Verdampfer 2 strom abwärts nachgeschalteten fünften Druck-Temperatursensor pT5, und
- einem gemäß Figur 2 der Parallelschaltung des Chiller-Zweiges 1 .0 und des Innenraumverdampfers 2.0 stromabwärts optional in Abhängigkeit der Betriebsstrategie nachgeschalteten sechsten Druck-Temperatursensor pT6.
Ist der Hochdruck-Kältesammler 6.2 in den Kondensator 4 oder Gaskühler 4 integriert ist, so ist der dritte Druck-Temperatursensor pT3 stromabwärts des Kondensators 4 oder Gaskühlers 4 vorzusehen. Da es sich bei solchen An lagen jedoch in der Regel um Systeme handelt, die ausschließlich für den unterkritischen Anlagenbetrieb vorgesehen sind, kann der dritte Druck- Temperatursensor pT3 entfallen.
Schließlich ist für den Kältemittel kreis 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 ein Kli masteuergerät als Steuereinheit vorgesehen (in den Figuren nicht darge- stellt), welchem zu verarbeitende Eingangssignale, wie bspw. Istwerte von Druck-Temperatursensoren zugeführt werden, um hieraus Steuersignale bzw. Sollwerte als Ausgangssignale zur Steuerung der einzelnen Komponen ten des Kältemittel kreislaufs 10 zu erzeugen. Der Innenraum-Verdampferzweig 2.0 weist gemäß den Figuren 1 und 2 ein Rückschlagventil 7 auf. An dieser Position ist der Innenraum-Verdampfer zweig 2.0 gemäß Figur 3 mit einem dritten Expansionsorgan AE3 ausgebil det.
Zunächst wird der Single-Chiller-Betrieb des Kältemittel kreislaufs 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 beschrieben, bei welchem nur der Chiller 1 zur aus schließlichen Komponentenkühlung (bspw. der Hochvoltbatterie) betrieben wird und hierzu der Innenraum-Verdampferzweig 2.0 mittels des zweiten Ex- pansionsorgans AE2 gesperrt wird.
In einem solchen Single-Chiller-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 10 gemäß Figur 1 und Figur 3 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausge hend von dem Kältemittelverdichter 3 in den äußeren Kondensator 4 oder Gaskühler 4, anschließend in den Hochdruckabschnitt des inneren Wärme übertragers 5 und wird dann mittels des ersten Expansionsorgans AE1 in den Chiller-Zweig 1 .0 entspannt. Aus dem Chiller-Zweig 1 .0 strömt das Käl temittel über den Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 und den Niederdruck abschnitt des inneren Wärmeübertragers 5 zurück zum Kältemittelverdichter 3. Hierbei wird die von dem Kühlmittelkreislauf 1 .1 auf das Kältemittel über tragene Wärme mittels des Kondensators 4 oder des Gaskühlers 4 auf die Umgebungsluft des Fahrzeugs übertragen.
Der Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 des Kältemittel kreislaufs 10 hat die Aufgabe, die gasförmige und die flüssige Phase des eintretenden Kältemit tels voneinander zu trennen und das flüssige Kältemittel im Sinne eines Vo lumenpuffers zu speichern oder in Umlauf zu bringen, je nach systemseitig benötigter Kältemittelmenge. Das aus dem Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 in den nachgeschalteten niederdruckseitigen Abschnitt des inneren Wärmeübertragers 5 zum Kältemittelverdichter 3 abgesaugte Kältemittel soll einen möglichst hohen und definierten Dampfgehalt aufweisen. Praxisnahe Werte bewegen sich zwischen 80-95%. Werte darunter bedeuten zu nasses Kältemittel und damit Gefahr der Ölauswaschung am Kältemittelverdichter 3, Werte darüber können den Ölrücktransport zum Kältemittelverdichter 3 be einträchtigen.
Ferner soll mittels des Niederdruck-Kältemittelsammlers 6.1 das von dem Kältemittelverdichter 3 in den Kältemittelkreislauf 10 eingebrachte und u.a. im Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 eingelagertes Schmieröl wieder zum Kältemittelverdichter 3 zurückgeführt werden. Zu diesem Zweck ist bspw. im Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 ein U-förmiges (Austritts-) Rohr inte griert, welches am tiefsten Punkt eine Ölbohrung (auch Schnüffelbohrung genannt) aufweist. Ein offenes Ende des U-Rohres reicht in den über dem flüssigen Kältemittel liegenden Dampfraum des Niederdruck- Kältemittelsammlers 6.1 , das andere (Eintritts-) Rohr führt stromaufwärts in die Saugleitung zum Chiller 1 . Bei ausreichender Strömungsgeschwindigkeit im U-Rohr erfolgt durch die Sogwirkung ein Aufsaugen von Öl bzw. Öl- Kältemittelflüssigkeitsgemisch aus dem unteren Bereich des Niederdruck- Kältemittelsammlers 6.1 . In Abhängigkeit der Größe der Innenbohrung stellt sich ein Dampfgehalt von bspw. 90% am Ausgang des Niederdruck- Kältemittelsammlers 6.1 ein. Ist die Ölbohrung zu klein, steigt der Dampf gehalt, verbleibt verstärkt Öl und sammelt sich Öl im unteren Bereich des Niederdruck-Kältemittelsammlers 6.1 an, während bei einer zu großen Öl bohrung der Dampfgehalt sinkt und ausgeworfenen Flüssigkeitsanteile an- steigen.
Ein solcher Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 regelt bei einer Inbetrieb- nähme des Kältemittelkreislaufs 10 oder bei einem Lastwechsel von einem Dual-Betrieb der Verdampfer (also Chiller 1 und Innenraum-Verdampfer 2) auf den Single-Chiller-Betrieb den Dampfgehalt am Kältemittelaustritt des Chillers 1 auf einen konstanten Wert. Der durch den Niederdruck- Kältemittelsammler 6.1 eingestellte Dampfgehalt stellt sich hierbei im einge- schwungenen Zustand des Kältemittel kreislaufs 10 sowohl am Austritt des Chillers 1 als auch am Kältemittelaustritt des Niederdruck- Kältemittelsammlers 6.1 ein. Damit wird der Kältemittelzustand am Kältemit telaustritt des Chillers 1 aufgrund der erläuterten Eigenschaft des Nieder druck-Kältemittelsammlers 6.1 auf der Kurve des konstanten Dampfgehalts (bspw. 90%), nahe der Taulinie betrieben. Dies bedeutet gleichzeitig, dass der Wert der Überhitzung bei regulärem Systembetrieb Null ist. Mittels des ersten Expansionsorgans AE1 erfolgt daher entweder eine Unterkühlungsre gelung mittels des dritten Druck-Temperatursensors pT3 oder eine Regelung auf einen optimalen Hochdruck, in Abhängigkeit von einem unter- bzw. über kritischen Systembetrieb.
Die Unterkühlungsregelung erfolgt derart, dass über den dritten Druck- Temperatursensor pT3 Druck und Temperatur am Austritt des Kondensators 4 oder Gaskühler 4 erfasst und aus den Werten der Betrag der Unterkühlung ermittelt wird. Bewegt sich der Istwert oberhalb des Sollwertes, so öffnet das erste Expansionsorgan AE1 bis der Sollwert erreicht wurde. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, so wird das erste Expansionsorgan AE1 geschlos sen, bis der Sollwert sich einstellt.
Die Regelung auf einen optimalen Hochdruck bedeutet, dass über den drit ten Druck-Temperatursensor pT3 Druck und Temperatur am Austritt des Kondensators 4 oder Gaskühler 4 erfasst und aus den Werten der Betrag des Sollhochdruckes ermittelt wird. Bewegt sich der Istwert oberhalb des Sollwertes, so öffnet das erste Expansionsorgan AE1 bis der Sollwert er reicht wird. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, so wird erste Expansions organ AE1 geschlossen, bis der Sollwert sich einstellt. (!).
Wird in dem Kältemittelkreislauf 10 gemäß Figur 1 die Funktion einer Unter- füllungserkennung mittels des zweiten Druck-Temperatursensors pT2 reali siert, ist im Single-Chiller-Modus der erste Druck-Temperatursensor pT1 nicht erforderlich, da wie oben ausgeführt am Ausgang des Niederdruck- Kältemittelsammler 6.1 und am Kältemittelaustritt des Chillers 1 nahezu glei che Druck-Temperaturverhältnisse vorliegen. Wird darüber hinaus der Be- trieb des Chillers 1 immer strikt vom Betrieb eines weiteren Verdampfers, also des Innenraum-Verdampfers 2 getrennt, so kann durchgängig für einen Kältemittel kreislauf 10 gemäß Figur 1 auf den ersten Druck- Temperatursensor pT1 verzichtet werden. Der Einsatz dieses ersten Druck- Temperatursensors pT1 ist zwingend erforderlich, falls ein paralleler Betrieb von mindestens zwei Verdampfern, also des Chillers 1 und des Innenraum- Verdampfers 2 vorgesehen ist. Die Mindestanzahl der erforderlichen Druck- Temperatursensoren stromabwärts der eingesetzten Verdampfer entspricht der Anzahl der Verdampfer reduziert um den Zählwert 1 .
Im Single-Chiller-Modus stellen sich, insbesondere auch in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur des Kühlmittels in den Chiller 1 , bei einer Regelung auf Unterkühlung oder auf einen optimalen Hochdruck deutlich höhere Nieder drücke im Kältemittelkreislauf 10 im Vergleich zu einem Mehrverdampferbe trieb mittels des Chillers 1 und des Innenraum-Verdampfers 2 ein. Speziell bei hohen Vorlauftemperaturen im Kühlwasser des Kühlmittelkreislaufs 1 .1 des Chillers 1 werden hohe Werte im Niederdruck erzielt, die mit fallender Vorlauftemperatur oder mit Zunahme des Abkühlwunsches (Differenztempe ratur Wasservorlauf zu Rücklauf) sinken. Insbesondere bei zunehmender Vorlauftemperatur des Kühlmittels am Chiller 1 steigt der Niederdruck im Käl temittelkreislauf 10 an.
Mit dem ansteigenden Niederdruck des Kältemittels steigt auch dessen Dich te an und führt damit zu einem erhöhten Kältemittelbedarf im Niederdruckab schnitt des Kältemittel kreislaufs 10, d. h. es liegt eine Kältemittelunterfüllung vor. Damit kann im Single-Chiller-Modus das Kältemittel am Kältemittelaus tritt des Chillers 1 nicht mehr im Zwei-Phasen-Gebiet des Kältemittels und damit nahe der Taulinie betrieben werden, wenn der Niederdruck- Kältemittelsammler 6.1 leer, also kein Kältemittel mehr nachliefern kann und dessen Reservoir ausgeschöpft ist. Der Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 leert sich, es kommt zu einer zunehmenden Überhitzung des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers 1 ,und damit auch am Austritt des Niederdruck- Kältemittelsammlers 6.1 .
Mit der ansteigenden Dichte des Kältemittels und damit des Massenstroms, kann auch eine Drehmomentüberlast am Kältemittelverdichter 3 auftreten.
Sobald eine solche Drehmomentüberlast des Kältemittelverdichters 3 und/oder eine zunehmende Überhitzung des Kältemittels am Kältemittelaus- tritt des Chillers 1 mittels des ersten Druck-Temperatursensors pT1 (oder gegebenenfalls mittels des zweiten Druck-Temperatursensors pT2) detektiert wird, erfolgt durch einen Regeleingriff an dem als elektrischer Verdichter ausgeführten Kältemittelverdichter 3 eine Absenkung des Niederdrucks, in- dem die Drehzahl des Kältem ittel Verdichters 3 und damit die Kühlleistung angepasst wird. Die Absenkung des Niederdrucks erfolgt in Abhängigkeit der Umgebungsbedingung und des Lastfalles am Chiller 1 , d.h. der Niederdruck im System wird so lange reduziert, bis die Überhitzungs- bzw. Drehmoment problematik nicht mehr detektiert werden. Mit dieser Limitierung des maximal zulässigen Niederdrucks nach oben wird der Freiheitsgrad des Niederdrucks, nämlich in beliebiger Weise anzusteigen, eingeschränkt.
Die Detektion der Drehmomentüberlast des Kältem ittel Verdichters 3 erfolgt durch eine Eigendiagnose, wenn der Kältemittelverdichter 3 als elektrischer Kältem ittel Verdichter ausgeführt ist. Hierzu wird von einem solchen elektri schen Kältemittelverdichter ein entsprechendes Diagnosesignal zur Verfü gung gestellt, welches von einer Steuereinheit, bspw. einem Klimasteuerge rät ausgewertet wird. Eine weitere negative Eigenschaft, die in Verbindung mit einer zunehmenden Überhitzung auftreten kann, äußert sich in der Verschlechterung des Ölrück transports zum Kältemittelverdichter 3, da sich das Öl nun verstärkt im Nie derdruck-Kältemittelsammler 6.1 einlagern wird und aufgrund der fehlenden flüssigen Kältemittelphase, mit der das Öl eine Mischung eingeht, das Transportmedium hin zum Kältemittelverdichter 3 nicht mehr zur Verfügung steht
Alternativ wird der Niederdruck durch Steuerung des Kältemittelverdichters 3 auf einen maximalen Niederdruckwert beschränkt, so dass ein weiterer An- stieg des Niederdrucks am Kältemittelausgang des Chillers 1 verhindert wird. Der maximale Niederdruckwert wird in Abhängigkeit von Umgebungsbedin gungen und der Kühlleistung des Chillers 1 festgelegt, d. h. die Verdamp fungstemperatur sollte bei einem Anlauf des Kältemittelkreislaufs 10 ein Wert unterhalb der Umgebungstemperatur eingestellt werden oder sich anfangs an dieser orientieren und mit Dauer des Betriebs wieder unter Berücksichti gung der Werte am ersten Druck-Temperatursensor pT1 der effizienzoptima le Betriebspunkt angefahren werden. Mit der Reduktion des Niederdrucks wird auch die Verdampfungstemperatur des Kältemittels im Chiller 1 reduziert. Um die vor der Reduzierung des Nie derdrucks erzeugte Kälteleistung des Chillers 1 wiederherzustellen, wird durch ein Zusammenwirken von Kältemittelverdichter 3 und dem ersten Ex pansionsorgan AE1 diese Kälteleistung wieder eingestellt, indem durch An- stieg von Hub oder Drehzahl und Verfahren des ersten Expansionsorgans AE1 , d. h. in der Regel durch weiteres Androsseln auf die neuen Randbedin gungen reagiert wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass es zu Situationen kommen kann, in denen das System losgelöst von Unterkühlungsregelung oder Regelung des optimalen Hochdrucks arbeiten kann und muss, da an- sonsten ein Kälteleistungsüberschuss nicht vermieden werden kann . Die vor der Absenkung des Niederdrucks durchgeführte effiziente Regelung des Käl temittelkreislaufs 10 mittels der Unterkühlungsregelung oder der Regelung auf den optimalen Hochdruck wird daher ausgesetzt, bis insbesondere auf grund geänderter, speziell jedoch gesunkener Kühlmittelvorlauftemperaturen am Chiller 1 sich neue Niederdrucklagen einstellen und dadurch die Rück kehr zum effizienten Systembetrieb ermöglicht wird, d.h. der Kältemittelver dichter 3 sorgt für den Hub bzw. den Betrag der Kühlmittelabkühlung, das erste Expansionsorgan AE1 stellt die Unterkühlung bzw. den optimalen Hochdruck ein..
In einem Single-Chiller-Betrieb des Kältemittel kreislaufs 10 gemäß Figur 2 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Käl temittelverdichter 3 in den äußeren Kondensator 4 oder Gaskühler 4, an schließend in den Hochdruck-Kältemittelsammler 6.2 und danach in den Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 5, um dann mittels des ersten Expansionsorgans AE1 in den Chiller-Zweig 1 .0 entspannt zu werden. Aus dem Chiller-Zweig 1 .0 strömt das Kältemittel über den Niederdruckab schnitt des inneren Wärmeübertragers 5 zurück zum Kältemittelverdichter 3. Hierbei wird die von dem Kühlmittelkreislauf 1 .1 auf das Kältemittel übertra- gene Wärme gemeinsam mit der verdichterseitig eingebrachten Energie mit tels des Kondensators 4 oder des Gaskühlers 4 auf die Umgebungsluft des Fahrzeugs übertragen. Der Kondensator 4 kann auch mit integriertem Hochdruck- Kältemittelsammler 6.2 ausgeführt sein, in der Regel folgt dem Hochdruck- Kältemittelsammler 6.2 stromabwärts noch ein aus wenigen Flachrohren be stehender in den Umgebungswärmeübertrager integrierter Unterkühlungsab schnitt, an dessen Ausgang stromabwärts der hochdruckseitige Abschnitt des inneren Wärmeübertragers 5 anschließt.
In diesem Single-Chiller-Modus wird die Überhitzung am Kältemittelausgang des Chillers 1 bei einem Kältemittel kreislauf 10 gemäß Figur 2 ebenso nahe an der Taulinie des Kältemittels betrieben, indem die Überhitzung auf einen Wert zwischen 3 und 5 K mittels des ersten Expansionsorgans AE1 geregelt wird, wobei der Überhitzungsgrad mittels des ersten Druck-Temperatur- sensors pT1 detektiert wird. Bei einer maximalen Kälteleistungsanforderung für den Chiller 1 wird das als elektrisches Expansionsventil ausgeführte erste Expansionsorgan AE1 auf einen minimalen, jedoch noch sicheren detektier- baren Überhitzungswert eingestellt.
Im Single-Chiller-Modus stellen sich bei einer solchen Regelung deutlich hö here Niederdrücke im Kältemittel kreislauf 10 im Vergleich zu einem Mehr verdampferbetrieb mittels des Chillers 1 und des Innenraum-Verdampfers 2 ein. Insbesondere bei zunehmender Kühlmittelvorlauftemperatur am Eintritt des Chillers 1 steigt der Niederdruck im Kältemittel kreislauf 10 an.
Mit dem ansteigenden Niederdruck des Kältemittels steigt auch dessen Dich te an und führt damit zu einem erhöhten Kältemittelbedarf im Niederdruckab- schnitt des Kältemittelkreislaufs, d.h. es liegt eine Kältemittelunterfüllung vor. Damit kann im Single-Chiller-Modus das Kältemittel am Kältemittelaustritt des Chillers 1 nicht mehr nahe der Taulinie betrieben werden, da wegen der Kältemittelunterfüllung eine zunehmende Überhitzung des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers 1 auftritt. Mit der ansteigenden Dichte des Kältemittels kann auch eine Drehmo- ment-überlast am Kältemittelverdichter 3 auftreten. Sobald eine solche Drehmomentüberlast des Kältemittelverdichters 3 und/oder eine zunehmende Überhitzung des Kältemittels am Kältemittelaus tritt des Chillers 1 mittels des ersten Druck-Temperatursensors pT1 detektiert wird, erfolgt durch einen Regeleingriff an dem als elektrischer Verdichter ausgeführten Kältemittelverdichter 3 eine Absenkung des Niederdrucks, in- dem die Drehzahl des Kältemittelverdichters 3 und damit die Kühlleistung reduziert wird. Die Absenkung des Niederdrucks erfolgt in Abhängigkeit der Umgebungsbedingung und des Lastfalles am Chiller 1 , d.h. der Niederdruck im System wird so lange reduziert, bis die Überhitzungserscheinung und/oder die Drehmomentüberlast nicht mehr detektiert werden. Mit der Limi- tierung des maximal zulässigen Niederdrucks nach oben wird der Freiheits grad des Niederdrucks, in beliebiger Weise anzusteigen, eingeschränkt.
Am Austritt des Innenraum-Verdampfers 2 ist der Druck-Temperatursensor pT5 dafür verantwortlich die Überhitzungsregelung des Kältemittels am Aus- tritt des Innenraum-Verdampfers 2 zu überwachen.
Die Detektion der Drehmomentüberlast des Kältemittelverdichters 3 erfolgt durch eine Eigendiagnose, wenn der Kältemittelverdichter 3 als elektrischer Kältemittelverdichter ausgeführt ist. Hierzu wird von einem solchen elektri- sehen Kältemittelverdichter ein entsprechendes Diagnosesignal zur Verfü gung gestellt, welches von einer Steuereinheit, bspw. einem Klimasteuerge rät ausgewertet wird.
Alternativ wird der Niederdruck durch Steuerung des Kältemittelverdichters 3 auf einen maximalen Niederdruckwert beschränkt, so dass ein weiterer An stieg des Niederdrucks am Kältemittelausgang des Chillers 1 verhindert wird. Der maximale Niederdruckwert wird in Abhängigkeit von Umgebungsbedin gungen und der Kühlleistung des Chillers 1 festgelegt, d. h. die Verdamp fungstemperatur sollte bei einem Anlauf des Kältemittelkreislaufs 10 ein Wert unterhalb der Umgebungstemperatur eingestellt werden oder sich anfangs an dieser orientieren und mit Dauer des Betriebs wieder unter Berücksichti gung der Werte am ersten Druck-Temperatursensor pT1 der effizienzoptima le Betriebspunkt angefahren werden.
Mit der Reduktion des Niederdrucks wird auch die Verdampfungstemperatur des Kältemittels im Chiller 1 reduziert. Um die vor der Reduzierung des Nie derdrucks erzeugte Kälteleistung des Chillers 1 wiederherzustellen, wird durch ein Zusammenwirken von Kältemittelverdichter 3 und dem ersten Ex- pansionsorgan AE1 diese Kälteleistung wieder eingestellt, indem durch An stieg von Hub oder Drehzahl und Verfahren des ersten Expansionsorgans AE1 , d. h. in der Regel durch weiteres Androsseln auf die neuen Randbedin gungen reagiert wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass es zu Situationen kommen kann, in denen das System losgelöst von Unterkühlungsregelung bzw. Regelung des optimalen Hochdrucks arbeiten kann und muss, da an sonsten ein Kälteleistungsüberschuss nicht vermieden werden kann. Die vor der Absenkung des Niederdrucks durchgeführte effiziente Regelung des Käl temittelkreislaufs 10 mittels der Unterkühlungsregelung oder der Regelung auf den optimalen Hochdruck wird daher ausgesetzt, bis insbesondere auf- grund geänderter, speziell jedoch gesunkener Kühlmittelvorlauftemperaturen am Chiller 1 sich neue Niederdrucklagen einstellen und dadurch die Rück kehr zum effizienten Systembetrieb ermöglicht wird, d.h. der Kältemittelver dichter 3 sorgt für den Hub oder den Betrag der Kühlmittelabkühlung, das erste Expansionsorgan AE1 stellt die Unterkühlung oder den optimalen Hochdruck ein.
Es sei ergänzt, dass für den Fall des stets getrennten Betriebs von Chiller 1 und Innenraum-Verdampfer 2, d.h. beide Wärmeübertrager werden nie gleichzeitig betrieben, die beiden Druck-Temperatursensoren pT1 und pT5 entfallen und durch einen Druck-Temperatursensor pT6 stromabwärts des Knotenpunkts des Chiller-Zweiges 1 .0 und des Innenraum-Verdampfer- zweiges 2.0 ersetzt werden können. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zu Absenkung des Niederdrucks bei einer Detektion einer Drehmomentüberlast am Kältemittel verdichter 3 und/oder einer zunehmender Überhitzung des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers 1 liegt nicht nur in einer Vermeidung des Ab schaltens des Kältemittelverdichters 3 bei einer Drehmomentüberlast son dern auch in einer Sicherstellung des Öltransportes und einer ausreichenden Schmierung des Kältemittelverdichters 3 und damit auch einer erhöhten Bau teillebensdauer des Kältemittelverdichters 3.
Schließlich wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Betrieb des Kältemittel kreislaufs 10 im Bereich einer kritischen Füllmenge im Sinne einer potentiellen Kältemittelunterfüllung vermieden.
Das in den Figuren 1 und 2 dem Innenraum-Verdampfer 2 nachgeschaltete Rückschlagventil /verhindert im Single-Chiller-Modus eine Verlagerung von Kältemittel in den Innenraum-Verdampfer 2. Bei dem Kältemittel kreislauf 10 gemäß Figur 3 übernimmt diese Funktion das dritte Expansionsorgan AE2.
Im Folgenden wird ein Mehrverdampferbetrieb, also ein paralleler Betrieb des Chillers 1 und des Innenraum-Verdampfers 2 der Kältemittelkreisläufe 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Bei einem solchen Mehrverdampferbetrieb wird der Innenraum-Verdampfer 2 zur Führungsgröße des Kälteprozesses und gibt das Niveau des Nieder drucks und damit die geforderte Verdampfungstemperatur vor. Bei einem Kältemittel kreislauf 10 gemäß Figur 1 bedeutet dies, dass mittels des Nie derdruck-Kältemittelsammlers 6.1 ein bestimmter konstanter Dampfgehalt am Ausgang des Niederdruck-Kältemittel-sammlers 6.1 und damit auch am Kältemittelaustritt des Innenraum-Verdampfers 2 eingestellt wird. Mittels des ersten Expansionsorgans AE1 wird stets eine vom Leistungsbedarf abhängi ge Überhitzung oder eine Mindestüberhitzung für maximale Leistung am Käl temittelausgang des Chillers 1 zur Einstellung eines bestimmten den Chiller 1 durchströmenden Kältemittelmassenstrom eingestellt, um damit eine defi nierte Abkühlung der Wassertemperatur des Kühlmittelkreislaufs 1 .1 zu er zielen. Auch bei dem Kältemittelkreislauf 10 mit dem Hochdruck-Kältemittelsammler 6.2 wird über das erste Expansionsorgan AE1 des Chillers 1 eine definierte Abkühlung der Wassertemperatur eingeregelt, die über den den Chiller 1 durchströmenden Kältemittelmassenstrom eingestellt wird.
Alternativ kann der Kältemittel kreislauf 10 gemäß Figur 1 auch mit einem dritten Expansionsorgan AE3 betrieben werden, wie dies die Figur 3 zeigt. Dieses dritte Expansionsorgan AE3 gehört zum Innenraum-Verdampferzweig 2.0 und ist dem Innenraum-Verdampfer 2 stromabwärts nachgeschaltet. Der
Kältemittelzustand innerhalb des Innenraum-Verdampferzweiges 2.0 kann über einen stromabwärts des Innenraum-Verdampfers 2 vorgesehenen Druck-Temperatursensor pT5 detektiert werden, alternativ kann auch ein dem Innenraum-Verdampfer 2 luftaustrittsseitig nachgeschaltete Lufttempe- raturfühler TLuft_ hierfür herangezogen werden.
Dieses als elektrisch oder mechanisch regelbares Expansionsventil ausge führte dritte Expansionsorgan AE3 sorgt dafür, dass im Innenraum- Verdampferzweig 2.0 keine Unterschreitung eines zur Vereisung führenden Niederdrucks erfolgt.
Damit kann im Innenraum-Verdampferzweig 2.0 ein Mitteldruckniveau einge stellt werden, während am Chiller 1 ein beliebiges Niederdruckniveau unter halb des Niederdruckniveaus im Verdampferzweig 2.0 mittels des Kältemit- telverdichters 3 in Abhängigkeit der geforderten Kühlleistung des Chillers 1 eingestellt wird. Hierzu wird mittels des ersten Expansionsorgans AE1 die Überhitzung am Kältemittelaustritt des Chillers 1 eingestellt, wodurch die Käl teleistung am Chiller 1 in Abhängigkeit des Überhitzungsgrades am Kältemit telaustritt des Chillers 1 beim jeweiligen herrschenden Niederdruck variierbar wird. Hierbei wird die maximale Kälteleistung des Chillers 1 erzielt, wenn an dessen Kältemittelaustritt das Kältemittel nahe der Taulinie des Kältemittels eingestellt wird. Bei einem gegenüber dem Niederdruck des Innenraum-Verdampfers 2 klei neren Niederdruck des Chillers 1 wird zur Erhöhung der Kühlleistung des Chillers 1 das Kältemittel am Kältemittelaustritt des Chillers 1 nahe an des sen Taulinie, d. h. mit einer geringen Überhitzung betrieben und der Innen- raum-Verdampfer 2 mittels des dritten Expansionsorgans AE3 auf einem Mit teldruck-Niveau betrieben. Zur Reduzierung der Kühlleistung des Chillers 1 wird durch Regelung des Kältemittel Verdichters 3 der Niederdruck des Chil lers 1 bis an den Niederdruck des Innenraum-Verdampfers 2 angehoben. Durch weiteres Androsseln des ersten Expansionsorgans AE1 kann zusätz- lieh die Kälteleistung am Chiller 1 reduziert werden.
Bei einem dem Niederdruck des Innenraum-Verdampfers 2 entsprechenden Niederdruck des Chillers 1 wird eine maximale Kühlleistung am Chiller 1 er zeugt, wenn das Kältemittel im Kältemittelaustritt des Chillers 1 nahe an des- sen Taulinie, also mit minimaler Überhitzung betrieben wird. Die Kühlleistung des Chillers 1 wird durch eine Erhöhung der Überhitzung des Kältemittels mittels des ersten Expansionsorgans AE1 bei konstantem Druck im Innen- raum-Verdampfer 2 reduziert. Bei einem Kältemittelkreislauf 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 kann mindes tens ein weiterer Innenraum-Verdampfer, bspw. als Heckverdampfer zum Einsatz kommen, welcher mittels eines separaten, elektrisch oder mecha nisch regelbaren Expansionsventils auf einem Mitteldruckniveau gehalten wird. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dieses weitere Expansionsorgan bereits stromaufwärts an das zweite Expansionsorgan AE2 des Innenraum- Verdampfers 2 anzubinden.
Bei dem Kältemittel kreislauf 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 kann anstelle des als elektrisches Expansionsventil ausgebildeten ersten Expansionsorgans AE1 im Single-Chiller-Modus dieses auch als abschaltbares thermisches Ex pansionsorgan oder als abschaltbares Orifice Tube mit definierten Öffnungs querschnitt ausgeführt werden. Die genaue Einstellung der Kühlmitteltempe ratur des Kühlmittelkreislaufs 1 .1 des Chillers 1 muss daher mittels eines Taktbetriebes des Expansionsorgans um den Sollwert der Kühlmittel- Ausdruckstemperatur am Chiller eingestellt werden.
Im Zusammenhang mit dem Hochdruck Kältemittelsammler 6.2 sei vermerkt, dass die Sammlerflasche auch in den Kondensator 4 integriert werden kann, bevor stromabwärts die in den Kondensator 4 integrierte Subcoolstrecke durchströmt wird. In dieser Konstellation, die in dieser Aufbauweise nicht einsetzbar ist für die Ausführung als Luftwärmepumpe, kann der dritte Druck- Temperatursensorsensor pT3 entfallen, da mittels des Kondensators 4, in welchem Hochdruck-Kältemittelsammler 6.2 und Subcoolstrecke integriert sind bereits selbständig eine Unterkühlung des Kältemittels eingestellt wird.
Ferner können die beschriebenen Verfahren auch bei einem Kältemittelkreis lauf 10 mit Wärmepumpenfunktion realisiert werden.
Schließlich können die beschriebenen Verfahren für alle bekannten Kältemit tel, wie R744, R134a, R1234yf usw. eingesetzt werden, wobei speziell für R744-System ausschließlich der Niederdruck-Kältemittelsammler 6.1 Be rücksichtigung findet.
BEZUGSZEICHEN
1 Chiller des Kaltem ittelkreisl aufs 10
1.0 Chiller-Zweig
1.1 Kühlmittelkreislauf des Chillers 1
2 Innenraum-Verdampfer
2.0 Innenraum-Verdampferzweig 3 Kältemittelverdichter
4 Kondensator oder Gaskühler
5 innerer Wärmeübertrager
6.1 Niederdruck-Kältemittelsammler
6.2 Hochdruck-Kältemittelsammler
7 Rückschlagventil
10 Kältemittelkreislauf
AE1 erstes Expansionsorgan
AE2 zweites Expansionsorgan
AE3 drittes Expansionsorgan pT 1 Druck-T emperatursensor pT2 Druck-Temperatursensor pT3 Druck-Temperatursensor pT4 Druck-Temperatursensor pT5 Druck-Temperatursensor pT6 Druck-Temperatursensor
T Luft Lufttemperaturfühler

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Betreiben eines Kaltem ittelkreislaufs (10) einer Kältean lage eines Fahrzeugs mit
- einem Chiller-Zweig (1 .0), welcher einen Chiller (1 ), ein erstes Expan sionsorgan (AE1 ) und einen stromabwärts des Chillers (1 ) nachgeschal teten ersten Druck-Temperatursensor (pT1 ) aufweist und mit einem Kühlmittelkreislauf (1 .1 ) thermisch gekoppelt ist,
- wenigstens einem Innenraum-Verdampferzweig (2.0), welcher einen Innenraum-Verdampfer (2) und ein zweites Expansionsorgan (AE2) auf weist und dem Chiller-Zweig (1 .0) parallel geschaltet ist,
- einem Kältemittelverdichter (3), und
- einem Kondensator oder Gaskühler (4), wobei
- in einem Single-Chiller-Modus der Betriebspunkt des Kältemittelkreis- laufs (10) am Kältemittelaustritt des Chillers (1 ) nahe der Taulinie des
Kältemittels eingestellt wird,
- der Niederdruck und die zugehörige Temperatur des Kältemittels mit tels des ersten Druck-Temperatursensors (pT1 ) des Chillers (1 ) detek- tiert wird, und
- der Niederdruck durch Steuerung des Kältemittelverdichters (3) auf ei nen von Umgebungsbedingungen und der benötigten Kühlleistung des Chillers (1 ) abhängigen maximalen Niederdruckwert beschränkt oder un ter Reduzierung der Kühlleistung an dem Chiller (1 ) abgesenkt wird, wenn eine Drehmomentüberlastung am Kältemittelverdichter (3) oder ei- ne vorgegebene Abweichung der Temperatur von der Taulinie des Käl temittels am Kältemittelaustritt des Chillers (1 ) detektiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem im Anschluss der Absenkung des Niederdrucks die Kühlleistung am Chiller (1 ) mittels einer Regelung des ersten Expansionsorgans (AE1 ) zusammen mit dem Kältemittelver dichter (3) wieder auf die Sollkühlleistung angepasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem - der Kaltem ittelkreisl auf (10) mit einem Niederdruck-Kältemittelsammler
(6.1 ) ausgebildet wird, mit welchem definierte Kältemitteldampfgehalte einstellbar sind, und
- das Kältemittel zur Einstellung auf dessen Taulinie oder nahe der Tau- linie im Zwei-Phasen-Gebiet des Kältemittels mittels des Niederdruck-
Kältemittelsammlers (6.1 ) auf einen Überhitzungsgrad von 0 K eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem
- der Kältemittelkreislauf (10) mit einem Hochdruck-Kältemittelsammler
(6.2) ausgebildet wird, und
- das Kältemittel zur Einstellung auf oder nahe dessen Taulinie mittels des ersten erstes Expansionsorgans (AE1 ) auf einen Überhitzungsgrad mit einem Wert zwischen 3 und 5 K geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in einem Chiller- und Verdampferbetrieb dem Innenraum-Verdampfer (2) ein drittes Expansionsorgan (AE3) stromabwärts nachgeschaltet wird, wobei
- der Innenraum-Verdampfer (2) auf einem Mitteldruckniveau-Niveau be trieben wird, und
- der Chiller (1 ) in Abhängigkeit der angeforderten Kühlleistung durch Regelung des Kältemittelverdichters (3) und des ersten Expansionsor gans (AE1 ) auf einem Niederdruck-Niveau betrieben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem bei einem gegenüber dem Niederdruck des Innenraum-Verdampfers (2) kleineren Niederdruck des Chillers (1 ) zur Erhöhung der Kühlleistung des Chillers (1 )
- der Kältemittelzustand am Kältemittelaustritt des Chillers (1 ) nahe an dessen Taulinie eingestellt wird, und
- der Innenraum-Verdampfer (2) mittels des dritten Expansionsorgans (AE3) auf einem Mitteldruck-Niveau betrieben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem zur Reduzierung der Kühlleistung des Chillers (1 ) durch Regelung des Kältemittelverdichters (3) der Niederdruck des Chillers (1 ) bis an den Niederdruck des Innen- raum-Verdampfers (2) angehoben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welchem bei einem dem Niederdruck des Innenraum-Verdampfers (2) entsprechenden Nie derdruck des Chillers (1 ) eine maximale Kühlleistung am Chiller (1 ) er zeugt wird, wenn der Zustand des Kältemittels am Kältemittelaustritt des Chillers (1 ) nahe an dessen Taulinie eingestellt wird.
9. Verfahren einem der Ansprüche 5 bis 8, bei welchem bei einem dem Niederdruck des Innenraum-Verdampfers (2) entsprechenden Nieder druck des Chillers (1 ) die Kühlleistung des Chillers (1 ) durch eine Erhö- hung der Überhitzung des Kältemittels mittels des ersten Expansionsor gans (AE1 ) bei konstantem Druck im Innenraum-Verdampfer (2) redu ziert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei welchem bei einem ausschließlichen Betrieb des Innenraum-Verdampfers (2) oder des Chil lers (1 )
- bei einem Kältemittel kreislauf (10) mit einem Niederdruck- Kältemittelsammler (6.1 ) nur ein Druck-Temperatursensor (pT2) strom abwärtsseitig des Chiller-Zweiges (1 .0), des Innenraum-Verdampfer- zweiges (2.0) und stromabwärtsseitig des Niederdruck-Kältesammlers (6.1 ) angeordnet wird, und
- bei einem Kältemittel kreislauf (10) mit einem Hochdruck- Kältemittelsammler (6.2) nur ein Druck-Temperatursensor (pT6) strom abwärtsseitig des Chiller-Zweiges (1.0) und des Innenraum-Verdampfer- zweiges (2.0) angeordnet wird.
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