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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kältemittelkreislaufsystem
mit einem elektrischen Kompressor.
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Herkömmlicherweise
wird in einem elektrischen Kompressor, in dem ein Kompressionsmechanismus
und ein Elektromotor zum Antreiben des Kompressionsmechanismus integriert
sind, eine Temperaturschutzsteuerung durchgeführt, wie
zum Beispiel in
JP
2006-291878 A und
JP 2005-248730 A offenbart. Um einen übermäßigen
Temperaturanstieg des Elektromotors zu vermeiden, wird die Temperaturschutzsteuerung
durchgeführt, wenn die Temperatur eines Stromrichters,
des Elektromotors, etc. aufgrund eines Hochlastzustands des elektrischen
Kompressors übermäßig ansteigt.
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In
JP 2006-291878 A wird
die Temperatur des Elektromotors auf der Basis der Motordrehzahl des
elektrischen Kompressors, des Eingangsstroms des Stromrichters,
etc. ausgewertet. Der übermäßige Temperaturanstieg
des Elektromotors wird vermieden, indem der elektrische Kompressor
ausgeschaltet wird, wenn die ausgewertete Temperatur des Elektromotors
einen vorgegebenen Wert übersteigt. In
JP 2005-248730 A hat
der elektrische Kompressor einen Aufbau, in dem in den elektrischen
Kompressor eingesaugtes Kältemittel einen Stromrichter
kühlt, der eine Antriebsschaltung für den Elektromotor
umfasst. In dem elektrischen Kompressor wird die Motordrehzahl des
Elektromotors erhöht oder der elektrische Kompressor wird
ausgeschaltet, um den Temperaturanstieg des Stromrichters zu unterbinden, welcher
auftritt, wenn die Drehzahl des elektrischen Wandlers klein ist,
wenngleich das Drehmoment, das von dem Elektromotor erzeugt werden
sollte, hoch ist.
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In
JP-2006-291878 A wird
der elektrische Kompressor ausgeschaltet, um den Temperaturanstieg
des Elektromotors zu vermeiden. Wenn jedoch ein Kältemittelkreislaufsystem
mit dem elektrischen Kompressor auf ein Fahrzeugklimatisierungssystem angewendet
wird, besteht das Problem, dass das Klimatisierungsgefühl
etc. in einem Fahrgastraum erheblich schlechter wird.
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Der
Aufbau des in
JP
2005-248730 A offenbarten Kompressors ist zum Schutz einer
Stromrichtervorrichtung vor einem übermäßigen
Temperaturanstieg. Wenn jedoch die Temperatur des Stromrichters
steigt, ist auch ein in den Elektromotor eingegebener Stromwert
hoch. Daher ist die Wärmeerzeugung in dem Elektromotor
groß, und der Elektromotor ist ein einem Hochtemperaturzustand.
In dieser Situation wird eine Temperaturschutzsteuerung des Elektromotors
durchgeführt, indem der elektrische Kompressor wie in
JP 2006-291878 ausgeschaltet
wird, und das gleiche Problem wie in
JP 2006-291878 A tritt
auf.
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Die
vorliegende Erfindung wird angesichts des vorstehend erwähnten
Problems gemacht. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Kältemittelkreislaufsystem zur Verfügung
zu stellen, das die Temperaturschutzsteuerung durchführen kann,
um einen übermäßigem Temperaturanstieg
eines Elektromotors eines elektrischen Kompressors zu vermeiden,
ohne den elektrischen Kompressor mehr als notwendig auszuschalten.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein
Kältemittelkreislaufsystem bereitgestellt, das einen elektrischen
Kompressor, einen variablen Drosselmechanismus, eine Motortemperaturerfassungseinrichtung,
eine Motorschutzbestimmungseinrichtung und eine Motorschutzsteuerung hat.
Der elektrische Kompressor umfasst einen Kompressionsmechanismus,
der Kältemittel einsaugt und komprimiert, und einen Elektromotor,
der den Kompressionsmechanismus antreibt und der auf einer Ansaugseite
des Kompressionsmechanismus von dem Kältemittel gekühlt
wird. Der variable Drosselmechanismus dekomprimiert das von dem
elektrischen Kompressor ausgestoßene Kältemittel.
Die Motortemperaturerfassungseinrichtung erfasst eine Temperatur
des Elektromotors. Die Motorschutzbestimmungseinrichtung bestimmt,
ob die von der Motortemperaturerfassungseinrichtung erfasste Temperatur
des Elektromotors gleich oder höher als ein Beurteilungsmaßstabswert
ist. Die Motorschutzsteuerung steuert den variablen Drosselmechanismus,
so dass ein Öffnungsgrad des variablen Drosselmechanismus
nicht sinkt, wenn die Motorschutzbestimmungseinrichtung bestimmt,
dass die Temperatur des Elektromotors gleich oder höher
als der Beurteilungsmaßstabswert ist.
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Die
Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben,
Merkmalen und Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung,
den beigefügten Patentansprüchen und den begleitenden Zeichnungen
verstanden, wobei:
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1 ein
Schemadiagramm ist, das den Aufbau eines Kältemittelkreislaufsystems
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das einen elektrischen Steuerabschnitt des Kältemittelkreislaufsystems
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Festlegen eines Öffnungsgrads
eines elektrischen Expansionsventils des Kältemittelkreislaufsystems
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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4 ein
Steuerkennliniendiagramm ist, das eine Motortemperatur zeigt, die
mit einem Motorstrom und einer Motordrehzahl eines Elektromotors eines
elektrischen Kompressors des Kältemittelkreislaufsystems
gemäß der ersten Ausführungsform zusammenhängt;
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5 ein
Schemadiagramm ist, das den Aufbau eines Kältemittelkreislaufsystems
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein
Flussdiagramm ist, das einen Hauptteil eines Verfahrens zum Festlegen
des Öffnungsgrads eines elektrischen Expansionsventils des
Kältemittelkreislaufsystems gemäß der
zweiten Ausführungsform zeigt; und
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7A, 7B Steuerkennliniendiagramme
sind, die eine Motortemperatur zeigen, die mit einem Motorstrom
und einer Motordrehzahl eines Elektromotors eines elektrischen Kompressors
des Kältemittelkreislaufsystems gemäß der
zweiten Ausführungsform zusammenhängt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend
unter Bezug auf 1–4 beschrieben. 1 ist
ein Schemadiagramm, das einen Gesamtaufbau eines Kältemittelkreislaufsystems
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
das auf ein Fahrzeugklimatisierungssystem angewendet wird. Wie in 1 gezeigt,
hat das Fahrzeugklimatisierungssystem gemäß der
ersten Ausführungsform eine Innenklimatisierungseinheit 1,
die im Inneren einer Instrumententafel installiert ist, die sich
an einem vordersten Teil eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs befindet,
um ein Armaturenbrett etc. zu bilden.
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Die
Innenklimatisierungseinheit 1 hat ein Gehäuseelement 2,
das aus Harz gefertigt ist. Das Gehäuseelement 2 bildet
eine Außenschale der Innenklimatisierungseinheit 1 und
nimmt Bestandteilvorrichtungen der Innenklimatisierungseinheit 1 darin auf.
Dieses Gehäuseelement 2 definiert einen Luftdurchgang,
durch den Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs geblasen wird.
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Ein
Innen-/Außenluftumschaltkasten 3 ist in dem stromaufwärtigsten
Abschnitt des Luftdurchgangs des Gehäuseelements 2 installiert.
Der Innen-/Außenluftumschaltkasten 3 hat eine
Innlufteinlassöffnung 3a und eine Außenlufteinlassöffnung 3b. Eine
Innen-/Außenluftumschaltklappe 3c ist drehbar in
dem Innen-/Außenluftumschaltkasten 3 installiert.
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Die
Innen-/Außenluftumschaltklappe 3c wird von einem
(nicht gezeigten) Servomotor angetrieben, um zwischen einer Innenluftbetriebsart,
einer Außenluftbetriebsart und einer Innen-/Außenluftbetriebsart umzuschalten.
In der Innenluftbetriebsart wird durch die Innenlufteinlassöffnung 3a Innenluft
(Luft im Inneren des Fahrgastraums) in den Fahrgastraum eingeleitet.
In der Außenluftbetriebsart wird durch die Außenlufteinlassöffnung 3b Außenluft
(Luft außerhalb des Fahrgastraums) in den Fahrgastraum
eingeleitet. In der Innen-/Außenluftbetriebsart wird sowohl
Innenluft als auch Außenluft in den Fahrgastraum eingeleitet.
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Ein
elektrisches Gebläse 4 ist auf einer stromabwärtigen
Seite des Innen-/Außenluftumschaltkastens 3 installiert.
Das elektrische Gebläse 4 bläst die Luft
in den Fahrgastraum. Das elektrische Gebläse (zweite elektrische
Gebläse) 4 ist ein elektrisch angetriebenes Gebläse,
in dem ein wohlbekannter Vielflügel-Zentrifugalventilator
(Sirocco-Ventilator) von einem Elektromotor 4a angetrieben
wird. Die Drehzahl des Elektromotors 4a kann durch eine Steuerspannung
gesteuert werden, die von einer später beschriebenen Klimaanlagensteuerung 20 ausgegeben
wird.
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Ein
Verdampfer 5 ist auf einer stromabwärtigen Seite
des elektrischen Gebläses 4 installiert. Der Verdampfer 5 ist
eine der Bestandteilvorrichtungen, die ein Kältemittelkreislaufsystem 10 bilden,
das später beschrieben wird. Außerdem verdampft
der Verdampfer 5 niederdruckseitiges Kältemittel,
das in den Verdampfer 5 geströmt ist, um Wärme
aufzunehmen. Dabei arbeitet der Verdampfer 5 als ein Kühlwärmetauscher,
der die von dem elektrischen Gebläse 4 geblasene
Luft kühlt.
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Ein
Heizungskern 6 ist auf einer stromabwärtigen Seite
des Verdampfers 5 in einer Luftströmungsrichtung
installiert. Der Heizungskern 6 ist ein Wärmetauscher
zum Heizen, der die Luft, die den Verdampfer 5 durchlaufen
hat, unter Verwendung der Wärme von heißem Wasser,
das von einer elektrischen Heizung geheizt wird, heizt. Das von
der elektrischen Heizung, etc. geheizte heiße Wasser wird durch
eine (nicht gezeigte) elektrische Pumpe in den Heizungskern 6 zugeführt.
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Umleitungsdurchgänge 7 sind
auf den Seiten des Heizungskerns 6 angeordnet. Die Luft
strömt durch die Umleitungsdurchgänge 7,
um den Heizungskern 6 zu umgehen. Außerdem sind
Luftmischklappen drehbar auf den Seiten des Heizungskerns 6 angeordnet.
Die Luftmischklappen 8 wirken als eine Lufttemperatureinstelleinrichtung.
Die Luftmischklappen 8 werden von einem (nicht gezeigten)
Servomotor angetrieben, so dass die Drehposition (der Öffnungsgrad)
der Luftmischklappe 8 kontinuierlich eingestellt werden
kann.
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Durch
Einstellen des Öffnungsgrads der Luftmischklappe 8 wird
das Verhältnis zwischen der Menge an Luft, die den Heizungskern 6 durchläuft,
und der Menge an Luft, die die Umleitungsdurchgänge 7 durchläuft,
eingestellt. Auf diese Weise wird die Temperatur der Luft auf einer
stromabwärtigen Seite des Heizungskerns 6 eingestellt.
In dieser Ausführungsform sind die Umleitungsdurchgänge 7 auf
beiden Seiten des Heizungskerns 6 angeordnet.
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Folglich
sind auch die Luftmischklappen 8 auf beiden Seiten des
Heizungskerns 6 angeordnet, und die zwei Luftmischklappen 8 werden
in Verbindung miteinander gesteuert.
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Eine
(nicht gezeigte) Entfrosterausblasöffnung, eine (nicht
gezeigte) Gesichtsausblasöffnung und eine (nicht gezeigte)
Fußausblasöffnung sind an dem stromabwärtigsten
Teil des Luftdurchgangs des Gehäuseelements 2 angeordnet.
Klimatisierte Luft wird durch die Entfrosterausblasöffnung
in Richtung eines vorderen Fensterglases (Windschutzscheibe) des
Fahrzeugs, durch die Gesichtsausblasöffnung in Richtung
eines Oberkörpers des Fahrgasts und durch die Fußausblasöffnung
in Richtung der Füße des Fahrgasts ausgeblasen. Öffnungs-/Schließklappen
sind drehbar auf stromaufwärtigen Seiten dieser Ausblasöffnungen
angeordnet. Die Öffnungs-/Schließklappen öffnen
oder schließen sich, indem sie mittels eines (nicht gezeigten)
Verbindungsmechanismus von einem gewöhnlichen Servomotor
angetrieben werden.
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Als
nächstes wird das Kältemittelkreislaufsystem 10 beschrieben.
Das Kältemittelkreislaufsystem 10 hat neben dem
vorstehend erwähnten Verdampfer 5 einen elektrischen
Kompressor 11, einen Außenseiten-Wärmetauscher 13,
ein elektrisches Expansionsventil 16, einen Akkumulator 18,
etc.
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In
dem elektrischen Kompressor 11 sind ein Elektromotor 11a und
ein Kompressionsmechanismus 11b, der von dem Elektromotor 11a angetrieben wird,
integriert. Der Elektromotor 11a befindet sich auf einer
Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 und wird von
kaltem Kältemittel, das in den elektrischen Kompressor 11 gesaugt
wird, gekühlt.
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Der
Elektromotor 11a ist ein Dreiphasen-Drehstrommotor. Der
Kompressionsmechanismus 11b ist zum Beispiel ein wohlbekannter
Spiralkompressionsmechanismus. Außerdem wird die Drehzahl
des Elektromotors 11a von einer Stromrichtereinheit 19,
die später beschrieben wird, variabel gesteuert.
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Der
Außenseiten-Wärmetauscher 13 ist mit einer
Ausstoßseite des elektrischen Kompressors 11 verbunden.
An dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 tauscht
das Kältemittel, das von dem elektrischen Kompressor 11 ausgestoßen
wird und eine hohe Temperatur und hohen Druck hat, Wärme
mit der Außenluft (Luft außerhalb des Fahrgastraums)
aus. Folglich wirkt der Außenseiten-Wärmetauscher 13 als
ein wärmeabstrahlender Wärmetauscher. Die Außenluft
wird von einem elektrisch angetriebenen Kühlventilator
(ersten elektrischen Gebläse) 13a zu dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 geblasen.
Der Kühlventilator 13a wird von einem Elektromotor 13b angetrieben.
Die Drehzahl des Elektromotors 13b wird von der gesteuerten
Spannung gesteuert, die von der Klimaanlagensteuerung 20,
die später beschrieben wird, ausgegeben wird.
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Das
elektrische Expansionsventil 16, das als ein variabler
Drosselmechanismus arbeitet, ist mit einer Auslassseite des Außenseiten-Wärmetauschers 13 verbunden.
Das elektrische Expansionsventil 16 arbeitet als ein Drucksteuerventil.
Ein Öffnungsgrad des Drucksteuerventils wird elektrisch
gesteuert, so dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd, welcher der Druck des Kältemittels auf der Ausstoßseite
des elektrischen Kompressors 11 ist, zu einer Normalbetriebszeit
des Kältemittelkreislaufs ein Zielhochdruck werden soll.
Das elektrische Expansionsventil 16 arbeitet auch als ein
Steuerventil, das den Temperaturanstieg des Elektromotors 11a des
elektrischen Kompressors 11 unterbindet, wenn die Temperatur des
Elektromotors 11a hoch ist.
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Insbesondere
umfasst das elektrische Expansionsventil 16 einen elektrischen
Aktuatormechanismus 16a und einen Ventilmechanismus, der
von dem elektrischen Aktuatormechanismus 16a angetrieben
wird. Ein Schrittmotor dient zum Beispiel als der elektrische Aktuatormechanismus 16a.
Ein Öffnungsgrad des Ventilmechanismus kann genau entsprechend
einem Arbeitswinkel des elektrischen Aktuatormechanismus 16a eingestellt
werden. Der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 16 wird
von der Klimaanlagensteuerung 20, die später beschrieben
wird, gesteuert.
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Der
vorstehend erwähnte Verdampfer 5 ist mit einer
Auslassseite des elektrischen Expansionsventils 16 verbunden.
Der Akkumulator 18 ist mit der Auslassseite des Verdampfers 5 verbunden.
Der Akkumulator 18 ist eine Gas-/Flüssigkeitsabscheidungseinrichtung,
die das von dem Verdampfer 5 abgelassene Kältemittel
in gasförmiges Kältemittel (gesättigtes
gasphasiges Kältemittel) und flüssiges Kältemittel
(gesättigtes flüssigphasiges Kältemittel)
abscheidet und überschüssiges Kältemittel
in dem Kältekreislauf sammelt. Das in dem Akkumulator 18 abgeschiedene
gasförmige Kältemittel wird zu der Ansaugseite
des elektrischen Kompressors 11 eingeleitet.
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Ein Überblick über
eine elektrische Steuereinheit gemäß der ersten
Ausführungsform wird hier nachstehend beschrieben. 2 ist
ein Blockdiagramm, das den elektrischen Steuerabschnitt zeigt. Die
Klimaanlagensteuerung 20 besteht aus einem wohlbekannten
Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, etc. umfasst
und einer peripheren Schaltung des Mikrocomputers. Die Klimaanlagensteuerung 20 führt
verschiedene Berechnungen durch und arbeitet basierend auf einem
Steuerprogramm, das in dem ROM gespeichert ist, um Betriebe von
elektrischen Vorrichtungen, wie etwa der Stromrichtereinheit 19 des
elektrischen Kompressors 11, des Elektromotors 13b des
Kühlventilators 13a, des elektrischen Aktuatormechanismus 16a des elektrischen
Expansionsventils 16 und des Elektromotors 4a des
elektrischen Gebläses 4, zu steuern.
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Die
Stromrichtereinheit 19 des elektrischen Kompressors 11 wird
hier nachstehend kurz beschrieben. Der Elektromotor 11a des
elektrischen Kompressors 11, der ein Dreiphasen-Drehstrommotor
ist, wird von der elektrischen Drehstromleistung drehend angetrieben,
welche von einer Leistungsvorrichtung 190 der Stromrichtereinheit 19 umgewandelt und
ausgegeben wird. Die Drehzahl des Elektromotors 11a wird
von einem Stromrichtersteuerabschnitt 191 (einstellbare
Drehzahlsteuerung) genau und variabel gesteuert.
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Der
Stromrichtersteuerabschnitt 191 umfasst eine CPU 192,
eine Kommunikationsschaltung 193, etc. Der Stromrichtersteuerabschnitt 191 kommuniziert
mit der Klimaanlagensteuerung 20 und steuert die Drehzahl
des Elektromotors 11a des elektrischen Kompressors 11,
so dass die Drehzahl auf einen optimalen Wert eingestellt werden
soll.
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Der
Stromrichtersteuerabschnitt 191 erfasst Motorstrom, der
an den Elektromotor 11a ausgegeben wird, und die Drehzahl
des Elektromotors 11a und gibt die Erfassungswerte an die
Klimaanlagensteuerung 20 aus. Die Leistungsquelle der Stromrichtereinheit 19 ist
eine Batterie 21, die auf dem Fahrzeug montiert ist.
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Eine
Eingangsseite der Klimaanlagensteuerung 20 ist mit einem
Ausstoßdrucksensor 31, einem außenseitigen
Kältemitteltemperatursensor 32, einem Nachverdampfer-Lufttemperatursensor 33 etc. verbunden.
Der Ausstoßdrucksensor 31 dient zum Erfassen des
Ausstoßkältemitteldrucks Pd. Der außenseitige
Kältemitteltemperatursensor 32 dient zum Erfassen
der außenseitigen Kältemitteltemperatur Tho, welche
die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des
Außenseiten-Wärmetauschers 13 ist. Der
Nachverdampfer-Lufttemperatursensor 33 dient zum Erfassen
der ausgeblasenen Lufttemperatur Te, welche die Temperatur der von
dem Verdampfer 5 geblasenen Luft ist.
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Die
Erfassungssignale von Sensoren 34, die einen Außenlufttemperatursensor,
einen Innenlufttemperatursensor, einen Sonnenstrahlungssensor, etc.
umfassen, werden ebenfalls in die Klimaanlagensteuerung 20 eingegeben.
Diese Sensoren 31–34 dienen in der ersten
Ausführungsform als verschiedene Erfassungseinrichtungen.
Außerdem ist nahe dem Armaturenbrett (der Instrumententafel)
in dem Fahrgastraum ein Klimaanlagenbedienfeld 40 angeordnet.
Verschiedene Klimaanlagenbediensignale werden von Bedienelementen
des Klimaanlagenbedienfelds 40 in die Klimaanlagensteuerung 20 eingegeben.
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Insbesondere
umfassen die verschiedenen Klimaanlagenbediensignale, die von dem
Klimaanlagenbedienfeld 40 eingegeben werden, ein Innentemperaturfestlegungssignal,
ein Luftstromvolumen-Umschaltsignal des elektrischen Gebläses 4,
ein Luftblasbetriebsart-Umschaltsignal, ein Innen-/Außenlufteinleitungsbetriebsart-Umschaltsignal
des Innen-/Außenluftumschaltkastens 3, etc. Das
Innentemperaturfestlegungssignal wird von einem Temperaturfestlegungsschalter
festgelegt. Das Luftvolumen-Umschaltsignal wird von einem Luftstromauswahlschalter
festgelegt. Das Luftblasbetriebsart-Umschaltsignal wird von einem
Luftblasbetriebsartauswahlschalter festgelegt. Das Innen-/Außenluftbetriebsart-Umschaltsignal
wird von einem Innen-/Außenluftauswahlschalter festgelegt.
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Als
nächstes wird hier nachstehend der Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems
gemäß der ersten Ausführungsform, das
den vorstehend beschriebenen Aufbau hat, beschrieben. Zunächst
wird hier nachstehend ein grundlegender Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems 10 beschrieben.
Wenn das Bedienelement (der Klimaanlagenschalter) des Klimaanlagenbedienfelds 40 umgeschaltet
wird und das Kompressoraktivierungs-Befehlssignal erzeugt wird,
wird der Elektromotor 11a durch die Stromrichtereinheit 19 mit
elektrischer Energie gespeist, und der Elektromotor 11a dreht
sich. Die Antriebskraft des Elektromotors 11a wird an den
Kompressionsmechanismus 11b übertragen, und der
elektrische Kompressor 11 wird angetrieben.
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Das
Kältemittel wird von dem elektrischen Kompressor 11 komprimiert,
und das Kältemittel hat eine hohe Temperatur und einen
hohen Druck. Das Kältemittel mit der hohen Temperatur und
dem hohen Druck strömt in den Außenseiten-Wärmetauscher 13.
An dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 tauscht das
Kältemittel Wärme mit der Außenluft aus,
die von dem Kühlventilator 13a geblasen wird,
um Wärme an die Außenluft abzustrahlen.
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Dann
wird das von dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 ausgelassene
Kältemittel von dem elektrischen Expansionsventil 16 dekomprimiert
und in einen gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand
mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck gebracht. Das gasförmig-flüssige
Zweiphasenkältemittel mit der niedrigen Temperatur und
dem niedrigen Druck strömt in den Verdampfer 5.
An dem Verdampfer 5 wird das Kältemittel verdampft,
indem es Wärme aus der Luft aufnimmt, die von dem elektrischen
Gebläse 4 geblasen wird. Dadurch wird die von
dem elektrischen Gebläse 4 geblasene Luft von
dem Verdampfer 5 heruntergekühlt, und die gekühlte
Luft kann in den Fahrgastraum geblasen werden.
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Dann
strömt das Niederdruckkältemittel, das den Verdampfer 5 durchlaufen
hat, in den Akkumulator 18. An dem Akkumulator 18 wird
das Niederdruckkältemittel in das gesättigte flüssigphasige
Kältemittel und das gesättigte gasphasige Kältemittel
abgeschieden. Das gesättigte gasphasige Kältemittel
wird von einem Auslass des Akkumulators 18 zu der Ansaugseite
des elektrischen Kompressors 11 eingeleitet. Dann wird
das gesättigte gasphasige Kältemittel in den elektrischen
Kompressor 11 eingesaugt und wird erneut komprimiert.
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Als
nächstes wird hier nachstehend das grundlegende Steuerverfahren,
das von der Klimaanlagensteuerung 20 gemäß der
ersten Ausführungsform durchgeführt wird, beschrieben.
Dieses Steuerverfahren beginnt, wenn der Klimaanlagenschalter eingeschaltet
ist, unter der Bedingung, dass ein (nicht gezeigter) Anlasserschalter
des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
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Zuerst
werden ein Merker, ein Zeitschalter, etc. initialisiert. Dann werden
Erfassungssignale der Sensoren 31–34 und
Bediensignale des Klimaanlagenbedienfelds 40 eingelesen.
Dann werden Steuerzustände der Aktuatoren 4a, 13b, 16a, 19 etc.
bestimmt.
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Insbesondere
wird eine Zielausblastemperatur TAO, mit der die Luft in den Fahrgastraum
geblasen werden sollte, basierend auf der Ziellufttemperatur Tsoll
in dem Fahrgastraum, der Innenlufttemperatur Tr und der Außenlufttemperatur
Tam berechnet. Außerdem werden basierend auf der Zielausblastemperatur
TAO, eine Zieldrehzahl des elektrischen Gebläses 4 (eine
an den Elektromotor 4a angelegte Spannung), eine Zieldrehzahl
des Kühlventilators 13a des Außenseiten-Wärmetauschers 13 (eine
an den Kühlventilator 13a angelegte Spannung),
ein Zielöffnungsgrad der Luftmischklappen 8 (Steuersignale,
die an den Servomotor für die Luftmischklappen 8 ausgegeben
werden) bestimmt.
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Außerdem
wird basierend auf der Zielausblastemperatur TAO eine Zielverdampferausblastemperatur
TEO bestimmt. Die Zielausblastemperatur TEO ist ein Zielwert für
das Kühlmaß des Verdampfers 5. Dann wird
eine Kältemittelausstoßkapazität des
elektrischen Kompressors 11 (Steuersignal, das an die Stromrichtereinheit 19 ausgegeben
wird) berechnet, so dass die Ausblaslufttemperatur Te des Verdampfers 5 sich
der Zielverdampferausblastemperatur TEO nähern soll.
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Außerdem
wird basierend auf der außenseitigen Kältemitteltemperatur
Tho (Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des
Außenseiten-Wärmetauschers 13) ein Zielhochdruck
Po bestimmt. Durch den Zielhochdruck Po wird der Wirkungsgrad des
Kältekreislaufs (Leistungskoeffizient) maximiert. Der Öffnungsgrad
des elektrischen Expansionsventils 16 (das Steuersignal,
das an den elektrischen Aktuatormechanismus 16a ausgegeben
wird) wird bestimmt, so dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des elektrischen Kompressors 11 der vorstehend erwähnte
Zielhochdruck Po werden soll.
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Dann
werden von der Klimaanlagensteuerung 20 Ausgangssignale
an die Aktuatoren 4a, 11a, 13b, 16a,
etc. ausgegeben, um die Steuerzustände der Aktuatoren 4a, 13b, 16a, 19 etc.
die bereits bestimmt wurden, zu realisieren.
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In
dem elektrischen Kompressor 11 in der ersten Ausführungsform
wird der Elektromotor 11a von dem kalten Kältemittel,
das in den elektrischen Kompressor 11 gesaugt wird, gekühlt.
Wenn der Motorstrom, der von der Gleichrichtereinheit 19 an
den Elektromotor 11a ausgegeben wird, hoch ist und die Drehzahl
des Elektromotors 11a klein ist, wird der Elektromotor 11a von
dem kalten Kältemittel, das in den elektrischen Kompressor 11 gesaugt
wird, gelegentlich nicht hinreichend heruntergekühlt, und
der Elektromotor 11a kann in einem Hochtemperaturzustand
sein.
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In
einem derartigen Fall wird der elektrische Kompressor 11 in
einem herkömmlichen Kältemittelkreislaufsystem
ausgeschaltet. In der ersten Ausführungsform wird stattdessen
der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 16 gesteuert,
um eine Temperaturschutzsteuerung zur Vermeidung eines Temperaturanstiegs
des Elektromotors 11a des elektrischen Kompressors 11 durchzuführen.
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Die
Temperaturschutzsteuerung für den Elektromotor 11a in
der ersten Ausführungsform wird hier nachstehend unter
Bezug auf 3, 4 beschrieben. 3 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Festlegen des Öffnungsgrads
des elektrischen Expansionsventils 16 zeigt, das von der
Klimaanlagensteuerung 20 durchgeführt wird. 4 ist
ein Steuerkennliniendiagramm, das die Temperatur des Elektromotors 11a zeigt,
die mit dem Motorstrom und der Drehzahl des Elektromotors 11a des
elektrischen Kompressors 11 in der ersten Ausführungsform
zusammenhängt.
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Das
Verfahren zum Festlegen des Öffnungsgrads des elektrischen
Expansionsventils 16, das in 3 gezeigt
ist, beginnt, wenn der Kältemittelkreislauf eingeschaltet
wird, das heißt, wenn der elektrische Kompressor 11 eingeschaltet
wird. Zuerst liest die Klimaanlagensteuerung 20 bei Schritt
S100 die Erfassungssignale der Sensoren, die verschiedenen Klimaanlagenbediensignale,
die von dem Klimaanlagenbedienfeld 40 gesendet werden,
etc. ein.
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Insbesondere
liest die Klimaanlagensteuerung 20 den Ausstoßkältemitteldruck
Pd, der von dem Ausstoßdrucksensor 31 erfasst
wird, die außenseitige Kältemitteltemperatur Tho
(Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Außenseiten-Wärmetauschers 13),
die von dem Außenseiten-Kältemitteltemperatursensor 32 erfasst
wird, den Wert des Motorstroms, der von der Stromrichtereinheit 19 an
den Elektromotor 11a ausgegeben wird, die Drehzahl des
Elektromotors 11a, etc.
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Als
nächstes berechnet die Klimaanlagensteuerung 20 einen
Steuerbetrag des Öffnungsgrads des elektrischen Expansionsventils 16,
so dass der Ausstoßkältemitteldruck Pd, der von
dem Ausstoßdrucksensor 31 erfasst wird, der Zielhochdruck
Po werden soll, der basierend auf der außenseitigen Kältemitteltemperatur
Tho (Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des
Außenseiten-Wärmetauschers 13) bestimmt
wird, welche von dem Außenseiten-Kältemitteltemperatursensor 32 erfasst
wird. In der ersten Ausführungsform wird der Öffnungsgrad des
elektrischen Expansionsventils 16 erhöht, wenn der
Steuerbetrag des Öffnungsgrad größer
als null ist, und der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 16 wird
verringert, wenn der Steuerbetrag des Öffnungsgrads kleiner
als null ist.
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Außerdem
wird die in 4 gezeigte Steuerkennlinie in
der ersten Ausführungsform im Voraus in den ROM etc. der
Klimaanlagensteuerung 20 gespeichert. In dieser Steuerkennlinie
hängt die Temperatur des Elektromotors 11a mit
der Drehzahl und dem Motorstrom des Elektromotors 11a zusammen,
die von der Stromrichtereinheit 19 erfasst werden. Die
Temperatur des Elektromotors 11a ist umgekehrt proportional
zu einem Durchsatz des Kältemittels, nämlich der
Drehzahl des Elektromotors 11a. Die Temperatur des Elektromotors 11a ist
proportional zu einer Wärmeerzeugung in dem Elektromotor 11a,
nämlich einem Quadrat des Werts des Motorstroms. Zum Beispiel
wird die Temperatur des Elektromotors 11a niedrig, wenn
die Drehzahl des Elektromotors 11a hoch ist und der Motorstrom
klein ist. Die Temperatur des Elektromotors 11a wird hoch,
wenn die Drehzahl des Elektromotors 11a klein ist und der
Motorstrom hoch ist.
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In
der ersten Ausführungsform wird die Temperatur des Elektromotors 11a basierend
auf der Steuerkennlinie berechnet und erfasst. Alternativ kann die
Temperatur des Elektromotors 11a durch Eingeben der Drehzahl
des Elektromotors 11a und des Werts des Motorstroms in
eine Berechnungsgleichung etc. berechnet werden.
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In
der Steuerkennlinie sind Beurteilungsmaßstabswerte für
die Temperatur des Elektromotors 11a spezifiziert, um zu
bestimmen, ob der Temperaturanstieg des Elektromotors 11a vermieden
werden sollte oder nicht. Insbesondere sind in der Steuerkennlinie
der ersten Ausführungsform erste bis dritte Beurteilungsmaßstabswerte
als die Beurteilungsmaßstabswerte für die Temperatur
des Elektromotors 11a spezifiziert, und ein Grenzwert für
die Temperatur des Elektromotors 11a ist ebenfalls spezifiziert.
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Die
Beziehung zwischen den Beurteilungsmaßstabswerten und dem
Grenzwert ist: (erster Beurteilungsmaßstabswert) < (zweiter Beurteilungsmaßstabswert) < (dritter Beurteilungsmaßstabswert) < (Grenzwert). Die
ersten bis dritten Beurteilungsmaßstabswerte und der Grenzwert
der Temperatur des Elektromotors 11a werden spezifiziert,
so dass die Drehzahl des Elektromotors 11a steigen soll, wenn
der Wert des Motorstroms steigt, wenn die Temperatur des Elektromotors 11a auf
einem der ersten bis dritten Beurteilungsmaßstabswerte
oder dem Grenzwert gehalten wird. Eine erste Beurteilungsmaßstabslinie,
welche die Drehzahl und den Motorstrom des Elektromotors 11a anzeigt,
die dem ersten Beurteilungsmaßstabswert entsprechen, eine
zweite Beurteilungsmaßstabslinie, welche die Drehzahl und den
Motorstrom des Elektromotors 11a anzeigt, die dem zweiten
Beurteilungsmaßstabswert entsprechen, eine dritte Beurteilungsmaßstabslinie,
welche die Drehzahl und den Motorstrom des Elektromotors 11a anzeigt,
die dem dritten Beurteilungsmaßstabswert entsprechen, und
eine Grenzlinie, welche die Drehzahl und den Motorstrom des Elektromotors 11a anzeigt,
die dem Grenzwert entsprechen, sind parallel zueinander.
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Die
ersten bis dritten Beurteilungsmaßstabslinien und die Grenzwertlinie
trennen die Temperatur des Elektromotors 11a des elektrischen
Kompressors 11 in Bereiche A–D und einen Bereich
außerhalb des Grenzwerts. Insbesondere ist die Temperatur des
Elektromotors 11a in dem Bereich A auf der Basis der Steuerkennlinie,
die die Temperatur des Elektromotors 11a mit der Drehzahl
und dem Motorstrom des Elektromotors 11a verknüpft,
niedriger als der erste Beurteilungsmaßstabswert. In dem
Bereich B ist die Temperatur des Elektromotors 11a gleich
oder höher als der erste Beurteilungsmaßstabswert
und niedriger als der zweite Beurteilungsmaßstabswert. In
dem Bereich C ist die Temperatur des Elektromotors 11a gleich
oder höher als der zweite Beurteilungsmaßstabswert
und niedriger als der dritte Beurteilungsmaßstabswert.
In dem Bereich D ist die Temperatur des Elektromotors 11a gleich
oder höher als der dritte Beurteilungsmaßstabswert
und niedriger als der Grenzwert. In dem Bereich außerhalb
des Grenzwerts, welcher die diagonal schraffierte Fläche in 4 ist,
ist die Temperatur des Elektromotors 11a gleich oder höher
als der Grenzwert.
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Die
Bereiche A–D und der Bereich außerhalb des Grenzwerts
sind Indizes, welche die Temperaturzustände des Elektromotors 11a des
elektrischen Kompressors 11 anzeigen. Der Bereich A zeigt
einen Normalzustand der Temperatur des Elektromotors 11a an.
Der Bereich außerhalb des Grenzwerts zeigt einen anomalen
Temperaturzustand der Temperatur des Elektromotors 11a an,
in dem die Temperatur des Elektromotors 11a übermäßig
hoch (zum Beispiel 120°C) ist und ein Isolationsfehler
einer Wicklung in dem Elektromotor 11a auftreten kann.
Die bereiche B–D sind zwischen dem Bereich A und dem Bereich außerhalb
des Grenzwerts festgelegt und zeigen einen Zustand an, in dem die
Temperaturschutzsteuerung für den Elektromotor 11a notwendig
ist.
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Bei
dem Schritt S300 in 3 berechnet und erfasst die
Klimaanlagensteuerung 20 die aktuelle Temperatur des Elektromotors 11a entsprechend
der Drehzahl und dem Motorstrom des Elektromotors 11a auf
der Basis der Steuerkennlinie. Dann berechnet die Klimaanlagensteuerung 20 die
aktuelle Temperatur des Elektromotors 11a, in dem Bereich
der vorstehend erwähnten Steuerkennlinie. Dann bestimmt
die Klimaanlagensteuerung 20 bei Schritt S400, ob die Temperatur
des Elektromotors, die bei Schritt S300 bestimmt wurde, in dem Beeich
A ist oder nicht.
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Wenn
bei Schritt S400 bestimmt wird, dass die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich A ist, legt die Klimaanlagensteuerung 20 den Steuerbetrag,
der bei Schritt S200 berechnet wurde, als den Steuerbetrag des Öffnungsgrads
des elektrischen Expansionsventils 16 fest (Schritt S500).
Das heißt, der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des elektrischen Kompressors 11 kann auf dem Zielhochdruck Po
gehalten werden, der die optimale Steuerung des Kältekreislaufs
realisiert.
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Wenn
bei Schritt S400 nicht bestimmt wird, dass die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich A ist, bestimmt die Klimaanlagensteuerung 20 bei
dem Schritt S410, ob der Steuerbetrag des Öffnungsgrads
des elektrischen Expansionsventils 16, der bei Schritt
S200 berechnet wurde, größer als null ist oder
nicht. Wenn bei Schritt S410 bestimmt wird, dass der Steuerbetrag
kleiner als null ist, wird der Öffnungsgrad des elektrischen
Expansionsventils 16 derart gesteuert, dass er abnimmt.
Folglich legt die Klimaanlagensteuerung 20 den Steuerbetrag
bei dem Schritt S420 auf null fest, um den Steuerbetrag auf einen
Wert zu ändern, der den Öffnungsgrad des elektrischen
Expansionsventils 16 nicht ändern wird. Wenn bei
Schritt S410 bestimmt wird, dass der Steuerbetrag größer
oder gleich null ist, ändert die Klimaanlagensteuerung 20 den
Steuerbetrag nicht, und das Verfahren geht zu Schritt S430.
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Als
nächstes bestimmt die Klimaanlagensteuerung 20 bei
Schritt S430, ob die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich B ist oder nicht. Wenn bei Schritt S430 bestimmt wird,
dass die Temperatur des Elektromotors 11a in dem Bereich
B ist, geht das Verfahren zu Schritt S500, und die Klimaanlagensteuerung 20 legt
den Steuerbetrag, der größer oder gleich null
ist, als den Steuerbetrag des Öffnungsgrads des elektrischen
Expansionsventils 16 fest.
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Wenn
folglich die Temperatur des Elektromotors 11a in dem Bereich
B ist, wird wenigstens der Öffnungsgrad des elektrischen
Expansionsventils 16 gesteuert, so dass er nicht abnimmt.
Das heißt, wenigstens die Zunahme des Ausstoßkältemitteldrucks Pd
des elektrischen Kompressors wird unterbunden, so dass es möglich
ist, die Lastzunahme des elektrischen Kompressors 11 und
den Temperaturanstieg des Elektromotors 11a zu vermeiden.
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Wenn
bei Schritt S430 nicht bestimmt wird, dass die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich B ist, bestimmt die Klimaanlage 20 bei dem Schritt
S440, ob die Temperatur des Elektromotors in dem Bereich C ist oder
nicht. Wenn bei Schritt S440 bestimmt wird, dass die Temperatur
des Elektromotors 11a in dem Bereich C ist, addiert die
Klimaanlagensteuerung 20 einen ersten vorgegebenen Wert Alpha
zu dem Steuerbetrag des Öffnungsgrads des elektrischen
Expansionsventils 16, der bei Schritt S200 berechnet wurde,
oder addiert den ersten vorgegebenen Wert Alpha zu dem Steuerbetrag,
der bei Schritt S420 auf null gesetzt wurde.
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Dann
geht das Verfahren zu Schritt S500, und die Klimaanlagensteuerung 20 legt
den Steuerbetrag, zu dem der erste vorgegebene Wert Alpha addiert
wird, als den Steuerbetrag des Öffnungsgrads des Expansionsventils 16 fest.
Wenn folglich die Temperatur des Elektromotors 11a in dem
Bereich C ist, wird der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 16 gesteuert,
so dass er zunimmt. Das heißt, der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des elektrischen Kompressors 11 wird verringert, so
dass es möglich ist, die Last des elektrischen Kompressors 11 zu
senken und den Temperaturanstieg des Elektromotors 11a zu
vermeiden.
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Wenn
bei Schritt S440 nicht bestimmt wird, dass die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich C ist, bestimmt die Klimaanlagensteuerung 20 bei
Schritt S460, ob die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich D ist oder nicht. Wenn bei Schritt S460 bestimmt wird,
dass die Temperatur des Elektromotors 11a in dem Bereich
D ist, addiert die Klimaanlagensteuerung 20 bei Schritt
S470 einen zweiten vorgegebenen Wert Beta zu dem Steuerbetrag des Öffnungsgrads
des elektrischen Expansionsventils 16, der bei Schritt
S200 berechnet wurde, oder addiert den zweiten vorgegebenen Wert
Beta zu dem Steuerbetrag, der bei Schritt S420 auf null gesetzt
wurde.
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Dann
geht das Verfahren zu Schritt S500, und die Klimaanlagensteuerung 20 legt
den Steuerbetrag, zu dem der zweite vorgegebene Wert Beta addiert
ist, als den Steuerbetrag des Öffnungsgrads des elektrischen
Expansionsventils 16 fest. Der zweite vorgegebene Wert
Beta, der bei Schritt S460 addiert wird, ist ein Wert, der größer
als der erste vorgegebene Wert Alpha ist, der bei Schritt S450 addiert wird
((erster vorgegebener Wert Alpha) < (zweiter vorgegebener
Wert Beta)). Wenn folglich die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich D ist, wird der Öffnungsgrad des elektrischen
Expansionsventils 16 gesteuert, so dass er weiter zunimmt
als wenn die Temperatur des Elektromotors 11a in dem Bereich
C ist.
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Das
heißt, durch allmähliches Verringern des Ausstoßkältemitteldrucks
Pd des elektrischen Kompressors 11 wird es möglich,
den Temperaturanstieg des Elektromotors 11a zu vermeiden,
indem die Last des elektrischen Kompressors 11 verringert
wird, und eine plötzliche Änderung des Ausstoßkältemitteldrucks
Pd des elektrischen Kompressors 11, die das Klimatisierungsgefühl
etc. in dem Fahrgastraum verschlechtert, zu vermeiden.
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Wenn
bei Schritt S460 nicht bestimmt wird, dass die Temperatur des Elektromotors 11a in
dem Bereich D ist, bestimmt die Klimaanlagensteuerung 20 bei
Schritt S480, dass die Temperatur des Elektromotors 11a anomal
ist und speichert die Anomalität in den ROM etc. der Klimaanlagensteuerung 20.
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Wenn
die Temperatur des Elektromotors 11a in dem Bereich außerhalb
des Grenzwerts ist, wird damit gerechnet, dass das Kältemittelkreislaufsystem 10 zusammenbrechen
kann. Daher wird der Betrieb des elektrischen Kompressors 11 ausgeschaltet.
Die Bestimmungsverfahren bei den Schritten S400, S430, S440, S460
entsprechen einem Schutzbestimmungsmittel, und die Verfahren bei
den Schritten S420, S450, S470 entsprechen einem Motorschutzsteuermittel.
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Wenn
die Temperatur des Elektromotors 11a des elektrischen Kompressors 11,
wie vorstehend beschrieben, gleich oder höher als der erste
Beurteilungsmaßstabswert ist, wird wenigstens der Öffnungsgrad
des elektrischen Expansionsventils 16 gesteuert, so dass
er nicht abnimmt. Folglich ist es möglich, die Zunahme
des Ausstoßkältemitteldrucks Pd des elektrischen
Kompressors 11 zu vermeiden. Dabei wird wenigstens die
Zunahme der Last des elektrischen Kompressors 11 vermieden,
und es ist möglich, die Zunahme des Motorstroms zu vermeiden,
der an den Elektromotor 11a ausgegeben wird. Daher ist
es möglich, die Temperaturschutzsteuerung zur Vermeidung
des Temperaturanstiegs des Elektromotors 11a durchzuführen,
ohne den elektrischen Kompressor 11 auszuschalten.
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Außerdem
wird die Temperatur des Elektromotors 11a auf der Basis
der Steuerkennlinie, die die Temperatur des Elektromotors 11a mit
der Drehzahl und dem Motorstrom des Elektromotors 11a verknüpft,
berechnet und erfasst. Folglich ist es möglich, die Temperaturschutzsteuerung
zur Vermeidung des Temperaturanstiegs des Elektromotors 11a durchzuführen,
wenn die Temperatur des Elektromotors 11a gleich oder höher
als ein Beurteilungsmaßstabswert ist.
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Außerdem
ist es beim Erfassen der Temperatur des Elektromotors 11a auf
der Basis der Steuerkennlinie möglich, die Temperaturschutzsteuerung zur
Vermeidung des Temperaturanstiegs des Elektromotors 11a durchzuführen,
ohne den Elektromotor 11a mit einer Erfassungsvorrichtung
ausschließlich zum Erfassen der Temperatur des Elektromotors 11a zu
versehen. Folglich ist es möglich, den Aufbau des elektrischen
Kompressors 11 zu vereinfachen.
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Außerdem
ist es durch Spezifizieren von mehr als zwei Beurteilungsmaßstabswerten
(den ersten bis dritten Beurteilungsmaßstabswerten) als den
Beurteilungsmaßstabswert in der Steuerkennlinie möglich,
den Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 16 allmählich
einzustellen. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass
das Klimatisierungsgefühl etc. in dem Fahrgastraum verschlechtert
wird. In der ersten Ausführungsform werden die ersten bis dritten
Beurteilungsmaßstabswerte als der Beurteilungsmaßstabswert
spezifiziert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses beschränkt,
und es ist auch möglich, die Anzahl des/der Beurteilungsmaßstabswert(e)
zu erhöhen oder zu verringern.
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(Zweite Ausführungsform)
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Als
nächstes wird hier nachstehend unter Bezugnahme auf 5–7 eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Elemente, die im Wesentlichen
gleich oder äquivalent zu denen in der ersten Ausführungsform
sind, haben die gleichen Bezugsnummern wie in der ersten Ausführungsform
und werden nicht noch einmal beschrieben. 5 ist ein
Schemadiagramm, das einen Gesamtaufbau eines Kältemittelkreislaufsystems gemäß der
zweiten Ausführungsform zeigt, das auf ein Fahrzeugklimatisierungssystem
angewendet wird. Das Kältemittelkreislaufsystem 10 gemäß der
zweiten Ausführungsform ist als ein Wärmepumpenkältekreislauf
aufgebaut, der zwischen einer Kühlbetriebsart und einer
Heizbetriebsart umgeschaltet werden kann.
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Wie
in 5 gezeigt, ist in der zweiten Ausführungsform
ein Heizungskern 6 in einem Gehäuseelement 2 einer
Innenklimatisierungseinheit 1 angeordnet. Der Heizungskern 6 ist
eine der Bestandteilvorrichtungen, die das Kältemittelkreislaufsystem 10 bilden.
Der Heizungskern 6 arbeitet als ein nutzungsseitiger Wärmetauscher,
der die Luft, die einen Verdampfer 5 durchlaufen hat, unter
Verwendung des Kältemittels mit hoher Temperatur und hohem Druck
als eine Heizquelle heizt. Der Heizungskern 6 arbeitet
auch als ein wärmeabstrahlender Wärmetauscher,
der das Kältemittel durch Abstrahlen von Wärme
an die Luft, die den Verdampfer 5 durchlaufen hat, kühlt.
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Das
Kältemittelkreislaufsystem 10 gemäß der
zweiten Ausführungsform hat den Verdampfer 5, den
Heizungskern 6, einen elektrischen Kompressor 11,
ein erstes elektrisches Expansionsventil 12, einen Außenseiten-Wärmetauscher 13,
einen Innenwärmetauscher 15, ein zweites elektrisches
Expansionsventil 16, das dem elektrischen Expansionsventil in
der ersten Ausführungsform entspricht, einen Akkumulator 18 etc.
In der folgenden Beschreibung wird der Heizungskern 6 als
ein nutzungsseitiger Wärmetauscher erklärt.
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Eine
Einlassseite des vorstehend erwähnten nutzungsseitigen
Wärmetauschers 6 ist mit einer Ausstoßseite
des elektrischen Kompressors 11 verbunden. Das erste elektrische
Expansionsventil 12, das als ein variabler Drosselmechanismus
arbeitet, ist mit einer Auslassseite des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 verbunden.
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Das
erste elektrische Expansionsventil 12 arbeitet auch als
ein Hochdrucksteuerventil. Der Öffnungsgrad des Hochdrucksteuerventils
wird von Steuersignalen, die von einer Klimaanlagensteuerung 20 ausgegeben
werden, elektrisch gesteuert, so dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des Kältekreislaufs in der Heizbetriebsart, die später
beschrieben wird, ein Zielhochdruck Po werden soll. Das erste elektrische
Expansionsventil 12 umfasst einen elektrische Aktuatormechanismus 12a und
einen Ventilmechanismus.
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Der
Außenseiten-Wärmetauscher 13 ist mit einer
Auslassseite des ersten elektrischen Expansionsventils 12 verbunden.
Das Kältemittelkreislaufsystem 10 gemäß der
zweiten Ausführungsform hat einen ersten Umleitungsdurchgang 14a.
Der erste Umleitungsdurchgang 14a verbindet die Auslassseite
des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 direkt mit einer
Einlassseite des Außenseiten-Wärmetauschers 13,
so dass das Kältemittel das erste elektrische Expansionsventil 12 umgehen
kann. Ein erstes Öffnungs-/Schließventil 14 ist
in dem ersten Umleitungsdurchgang 14a angeordnet, um den
ersten Umleitungsdurchgang 14a zu öffnen und zu
schließen. Das erste Öffnungs-/Schließventil 14 ist
ein elektromagnetisches Ventil, das gesteuert wird, um von der Steuerspannung
geöffnet und geschlossen zu werden, die von der Klimaanlagensteuerung 20 ausgegeben
wird.
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In
der Kühlbetriebsart, die später beschrieben wird,
arbeitet der Außenseiten-Wärmetauscher 13 als
ein wärmeabstrahlender Wärmetauscher, der das
Kältemittel durch Abstrahlen von Wärme des Kältemittels
an die Außenluft in einer analogen Weise wie in der ersten
Ausführungsform kühlt. In der Heizbetriebsart
arbeitet der Außenseiten-Wärmetauscher 13 als
ein wärmeaufnehmender Wärmetauscher, der das Kältemittel
durch Aufnehmen von Wärme aus der Außenluft verdampft.
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Ein
erster Kältemitteldurchgang 15a des Innenwärmetauschers 15 ist
mit einer Auslassseite des Außenseiten-Wärmetauschers 13 verbunden.
In der Kühlbetriebsart, die später beschrieben
wird, kühlt der Innenwärmetauscher 15 das
Kältemittel auf der Auslassseite des Außenseiten-Wärmetauschers 13 durch
Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel
auf der Auslassseite des Außenseiten-Wärmetauschers 13,
das den ersten Kältemitteldruckgang 15a des Innenwärmetauschers 15 durchläuft,
und dem Kältemittel auf einer Ansaugseite des elektrischen
Kompressors 11, das einen zweiten Kältemitteldurchgang 15b des
Innenwärmetauschers 15 durchläuft.
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Das
zweite elektrische Expansionsventil 16, das als ein variabler
Drosselmechanismus arbeitet, ist auf einer Auslassseite des ersten Kältemitteldurchgangs 15a des
Innenwärmetauschers 15 angeordnet. Das zweite
elektrische Expansionsventil 16 hat im Wesentlichen den
gleichen Aufbau wie das erste elektrische Expansionsventil 12 und
hat einen elektrischen Aktuatormechanismus 16a und einen Ventilmechanismus.
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In
der Kühlbetriebsart, die später beschrieben wird,
arbeitet das zweite elektrische Expansionsventil 16 ebenfalls
als ein Hochdrucksteuerventil. Der Öffnungsgrad des Hochdrucksteuerventils
wird von den Steuersignalen, die von der Klimaanlagensteuerung 20 ausgegeben
werden, elektrisch gesteuert, so dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd der Zielhochdruck Po werden soll. Der Verdampfer 5 ist
mit einer Auslassseite des zweiten elektrischen Expansionsventils 16 verbunden.
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Außerdem
hat das Kältekreislaufsystem 10 gemäß der
zweiten Ausführungsform einen zweiten Umleitungsdurchgang 17a.
Der zweite Umleitungsdurchgang 17a verbindet eine Einlassseite
des ersten Kältemitteldurchgangs 15a des Innenwärmetauschers 15 direkt
mit einer Auslassseite des Verdampfers 5, so dass das Kältemittel
das zweite elektrische Expansionsventil 16 umgehen kann.
Außerdem ist ein zweites Öffnungs-/Schließventil 17 in
dem zweiten Umleitungsdurchgang 17a angeordnet, um den zweiten
Umleitungsdurchgang 17a zu öffnen und zu schließen.
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Das
zweite Öffnungs-/Schließventil 17 hat
im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das erste Öffnungs-/Schließventil 14 und
ist ein elektromagnetisches Ventil, das gesteuert wird, um von der
Steuerspannung, die von der Klimaanlagensteuerung 20 ausgegeben
wird, geöffnet und geschlossen zu werden. Der Akkumulator 18 ist
auf einer stromabwärtigen Seite des Verdampfers 5 und
des zweiten Umleitungsdurchgangs 17a angeordnet. Außerdem
ist eine Einlassseite des zweiten Kältemitteldurchgangs 15b des
Innenwärmetauschers 15 mit einem Auslass des Akkumulators 18,
von dem gasphasiges Kältemittel ausströmt, verbunden.
Die Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 ist mit
einer Auslassseite des zweiten Kältemitteldurchgangs 15b verbunden.
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Die
Klimaanlagensteuerung 20 führt basierend auf einem
Steuerprogramm, das in dem ROM gespeichert ist, verschiedene Berechnungen und Verfahren
durch, um Betriebe der vorstehend erwähnten Aktuatoren 4a, 11b, 12a, 13a, 14, 16a, 17, etc.
zu steuern.
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Außerdem
ist eine Eingangsseite der Klimaanlagensteuerung 20 zusätzlich
zu dem Aufbau der ersten Ausführungsform mit einem Ansaugdrucksensor 35,
einem Ansaugkältemitteltemperatursensor 36, einem
Ausstoßkältemitteltemperatursensor 37, einem
nutzungsseitigen Kältemitteltemperatursensor 38,
etc. verbunden. Der Ansaugdrucksensor 35 dient zum Erfassen
des Ansaugkältemitteldrucks Ps des elektrischen Kompressors 11.
Der Ansaugkältemitteltemperatursensor 36 dient
zum Erfassen der Ansaugkältemitteltemperatur Ts des elektrischen
Kompressors 11. Der Ausstoßkältemitteltemperatursensor 37 dient
zum Erfassen der Ausstoßkältemitteltemperatur
Td des elektrischen Kompressors 11. Der nutzungsseitige
Kältemitteltemperatursensor 38 dient zum Erfassen
der nutzungsseitigen Kältemitteltemperatur Tco. Erfassungssignale
dieser Sensoren 35–38 etc werden in die
Eingangsseite der Klimaanlagensteuerung 20 eingegeben.
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Außerdem
ist ein Klimaanlagenbedienfeld 40 mit einem Kühl-/Heizungsauswahlschalter
etc. versehen. Der Kühl-/Heizungsauswahlschalter dient
zum selektiven Umschalten zwischen der Heizbetriebsart, in der die
Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, geheizt wird,
und der Kühlbetriebsart, in der die Luft, die in den Fahrgastraum
geblasen werden soll, gekühlt wird.
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Als
nächstes wird hier nachstehend der Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems 10 gemäß der zweiten
Ausführungsform, die den vorstehend beschriebenen Aufbau
hat, beschrieben. Zuerst wird hier nachstehend ein grundlegender
Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems 10, wenn
der Kühl-/Heizungsauswahlschalter des Klimaanlagenbedienfelds 40 auf
die Kühlbetriebsart geschaltet ist, beschrieben.
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In
der Kühlbetriebsart wird das erste Öffnungs-/Schließventil 14 geöffnet,
das erste elektrische Expansionsventil 12 wird ganz geschlossen, und
das zweite Öffnungs-/Schließventil 17 wird
geschlossen. Folglich strahlt in der Kühlbetriebsart das Kältemittel,
das in dem elektrischen Kompressor 11 komprimiert wurde
und eine hohe Temperatur und einen hohen Druck hat, Wärme
an die Luft in dem nutzungsseitigen Wärmetauscher (Heizungskern) 6 ab. Das
Kältemittel, das aus dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 ausgeströmt
ist, strömt durch den ersten Umleitungsdurchgang 14a in
den Außenseiten-Wärmetauscher 13 und
strahlt ferner Wärme an die Außenluft ab und wird
gekühlt.
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Das
Kältemittel, das aus dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 ausgeströmt
ist, strömt in den ersten Kältemitteldurchgang 15a des
Innenwärmetauschers 15 und tauscht Wärme
mit dem Ansaugkältemittel des elektrischen Kompressors 11,
das in den elektrischen Kompressor 11 eingesaugt wird und den
zweiten Kältemitteldurchgang 15b durchläuft, aus
und wird weiter gekühlt, so dass die Enthalpie des Kältemittels
verringert wird. Folglich wird die Enthalpiedifferenz (Kältekapazität)
zwischen dem Kältemittel an dem Einlass des Verdampfers 5 und
dem Kältemittel an dem Auslass des Verdampfers 5 vergrößert.
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Der
Druck des Kältemittels, das aus dem ersten Kältemitteldurchgang 15a des
Innenwärmetauschers 15 geströmt ist,
wird an dem zweiten elektrischen Expansionsventil 16 herabgesetzt.
Das Kältemittel, dessen Druck an dem zweiten elektrischen
Expansionsventil 16 herabgesetzt wurde, strömt
in den Verdampfer 5 und nimmt Wärme aus der Luft
auf und verdampft. Daher wird die Luft, die in den Fahrgastraum
geblasen wird, gekühlt. Folglich strömt das Kältemittel,
das von dem Verdampfer 5 ausgeströmt ist, in den
Akkumulator 18, und ein gasphasiges Kältemittel
wird von dem flüssigphasigen Kältemittel abgeschieden.
Außerdem wird das gasphasige Kältemittel, das
von dem Akkumulator 18 ausgeströmt ist, durch
den zweiten Kältemitteldurchgang 15b des Innenwärmetauschers 15 in
den elektrischen Kompressor 11 eingesaugt.
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In
der Heizbetriebsart wird das erste Öffnungs-/Schließventil 14 geschlossen,
das zweite Öffnungs-/Schließventil 17 wird
geöffnet, und das zweite elektrische Expansionsventil 16 wird
ganz geschlossen. Folglich strahlt das Kältemittel, das
in dem elektrischen Kompressor 11 komprimiert wurde und
die hohe Temperatur und den hohen Druck hat, in der Heizbetriebsart
Wärme an die Luft in dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 ab.
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Der
Druck des Kältemittels, das von dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 ausgeströmt
ist, wird an dem ersten elektrischen Expansionsventil 12 herabgesetzt.
Das Kältemittel, dessen Druck an dem ersten elektrischen
Expansionsventil 12 herabgesetzt wurde, nimmt an dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 Wärme
aus der Außenluft auf und wird verdampft. Das Kältemittel,
das von dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 ausgeströmt
ist, strömt der Reihe nach durch den zweiten Umleitungsdurchgang 17a,
den Akkumulator 18 und den zweiten Kältemitteldurchgang 15b des
Innenwärmetauschers 15 und wird in den elektrischen
Kompressor 11 gesaugt.
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Als
nächstes wird hier nachstehend die Temperaturschutzsteuerung
in der zweiten Ausführungsform, in der die ersten und zweiten
elektrischen Expansionsventile 12, 16 arbeiten,
um den Elektromotor 11a des elektrischen Kompressors 11 zu
schützen, unter Bezug auf 6, 7A, 7B beschrieben. 6 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Festlegen der Öffnungsgrade
der ersten und zweiten Expansionsventile 12, 16 zeigt,
das von der Klimaanlagensteuerung 20 in der zweiten Ausführungsform
durchgeführt wird. 7A, 7B sind
Steuerkennliniendiagramme, die Beurteilungsmaßstabswerte
des Motorstroms des Elektromotors 11a des elektrischen
Kompressors 11 in der zweiten Ausführungsform
zeigen, die in Verbindung mit der Drehzahl des Elektromotors 11a festgelegt
werden. 7A zeigt das Steuerkennliniendiagramm
in der Kühlbetriebsart. 7B zeigt
das Steuerkennliniendiagramm in der Heizbetriebsart.
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Zuerst
liest die Klimaanlagensteuerung 20 bei Schritt S100 die
Erfassungssignale der Sensoren, die verschiedenen Klimaanlagenbediensignale, die
von dem Klimaanlagenbedienfeld 40 gesendet werden, etc.
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Insbesondere
liest die Klimaanlagensteuerung 20 den Ausstoßkältemitteldruck
Pd, der von einem Ausstoßdrucksensor 31 erfasst
wird, die außenseitige Kältemitteltemperatur Tho,
die von einem Außenseiten-Kältemitteltemperatursensor 32 erfasst wird,
die nutzungsseitige Kältemitteltemperatur Tco, die von
einem nutzungsseitigen Kältemitteltemperatursensor 38 erfasst
wird, den Wert des Motorstroms, der von der Stromrichtereinheit 19 an
den Elektromotor 11a ausgegeben wird, die Drehzahl des
Elektromotors 11a, etc. Außerdem erfasst die Klimaanlagensteuerung 20,
ob der Kühl-/Heizungsauswahlschalter des Klimaanlagenbedienfelds 40 auf
die Kühlbetriebsart oder die Heizbetriebsart geschaltet
ist.
-
Als
nächstes bestimmt die Klimaanlagensteuerung 20 bei
Schritt S110, ob der Kühl-/Heizungsauswahlschalter des
Klimaanlagenbedienfelds 40 auf die Kühlbetriebsart
geschaltet ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Kühl-/Heizungsauswahlschalter
des Klimaanlagenbedienfelds 40 auf die Kühlbetriebsart
geschaltet ist, berechnet die Klimaanlagensteuerung 20 bei
Schritt S210 einen Steuerbetrag des Öffnungsgrads des zweiten
elektrischen Expansionsventils 16, so dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des elektrischen Kompressors 11 der Zielhochdruck Po
werden kann, der basierend auf der außenseitigen Kältemitteltemperatur
Tho des Außenseiten-Wärmetauschers 13 bestimmt
wird.
-
In
der zweiten Ausführungsform tauscht das Kältemittel,
das von dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 ausgeströmt
ist, in der Kühlbetriebsart an dem Innenwärmetauscher 15 Wärme
mit dem Ansaugkältemittel des elektrischen Kompressors 11 aus.
Daher wird das Ansaugkältemittel des elektrischen Kompressors 11 von
dem Kältemittel, das von dem Außenseiten-Wärmetauscher 13 ausgeströmt ist,
geheizt, und die Temperatur des Ansaugkältemittels ist
höher als die in der Heizbetriebsart. Folglich wird in
der Kühlbetriebsart die Ausstoßkältemitteltemperatur
höher als in der Heizbetriebsart, so dass die Temperatur
des Elektromotors 11a weiter steigt als in der Heizbetriebsart.
Das heißt, die Temperatur des Ansaugkältemittels
des elektrischen Kompressors 11 unterscheidet sich in der
Kühlbetriebsart von der in der Heizbetriebsart, und die
Temperatur des Elektromotors 11a unterscheidet sich in
der Kühlbetriebsart von der in der Heizbetriebsart, auch
wenn der Motorstrom und die Drehzahl des Elektromotors 11a jeweils
die gleichen sind.
-
Aus
diesem Grund werden in der zweiten Ausführungsform die
Steuerkennlinie für die Kühlbetriebsart (siehe 7A)
und die Steuerkennlinie für die Heizbetriebsart (siehe 7B)
getrennt im Voraus in den ROM etc. der Klimaanlagensteuerung 20 gespeichert.
Wie in 7A, 7B gezeigt,
ist die Beurteilungsmaßstabstemperatur in der Steuerkennlinie
für die Kühlbetriebsart niedriger als die Beurteilungsmaßstabstemperatur
in der Steuerkennlinie für die Heizbetriebsart. Zwei oder
mehr Steuerkennlinien, in denen die Beurteilungsmaßstabswerte
unterschiedlich sind, werden für jede Betriebsart in den ROM
etc. der Klimaanlagensteuerung 20 gespeichert.
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Als
nächstes wählt die Klimaanlagensteuerung 20 bei
Schritt S310 die Steuerkennlinie für die Kühlbetriebsart
aus. Dann berechnet und erfasst die Klimaanlagensteuerung 20 basierend
auf der ausgewählten Steuerkennlinie die Temperatur des
Elektromotors 11a aus der erfassten Drehzahl und dem Motorstrom
des Elektromotors 11a. Außerdem berechnet die
Klimaanlagensteuerung 20, in welchem Bereich der Steuerkennlinie
für die Kühlbetriebsart die erfasste Temperatur
des Elektromotors 11a ist, und das Verfahren geht zu Schritt
S400.
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Wenn
bei Schritt S110 bestimmt wird, dass der Kühl-/Heizungsauswahlschalter
des Klimaanlagenbedienfelds 40 auf die Heizbetriebsart
geschaltet ist, berechnet die Klimaanlagensteuerung 20 bei Schritt
S220 einen Steuerbetrag des Öffnungsgrads des ersten elektrischen
Expansionsventils 12, so dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des elektrischen Kompressors 11 der Zielhochdruck Po
werden kann, der basierend auf der außenseitigen Kältemitteltemperatur
Tho des Außenseiten-Wärmetauschers 13 bestimmt
wird.
-
Als
nächstes wählt die Klimaanlagensteuerung 20 bei
Schritt S310 die Steuerkennlinie für die Kühlbetriebsart
aus. Dann berechnet und erfasst die Klimaanlagensteuerung 20 basierend
auf der ausgewählten Steuerkennlinie die Temperatur des
Elektromotors 11a aus der erfassten Drehzahl und dem Motorstrom
des Elektromotors 11a. Außerdem berechnet die
Klimaanlagensteuerung 20, in welchem Bereich der Steuerkennlinie
für die Heizbetriebsart die erfasste Temperatur des Elektromotors 11a ist,
und das Verfahren geht zu Schritt S400. Die Verfahren bei den Schritten
S310, S320 entsprechen einer Steuerkennlinienauswahleinrichtung.
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Wie
vorstehend erklärt, wird in jeder Betriebsart eine Steuerkennlinie,
die für die Betriebsart angepasst ist, aus zwei oder mehr
Steuerkennlinien, in denen die Beurteilungsmaßstabswerte
unterschiedlich sind, ausgewählt, und die Temperatur des Elektromotors 11a wird
basierend auf der ausgewählten Steuerkennlinie erfasst.
Durch Bestimmen, ob die erfasste Temperatur des Elektromotors 11a höher
als der (oder gleich) dem Beurteilungsmaßstabswert der ausgewählten
Steuerkennlinie ist oder nicht, ist es möglich, die Bestimmung
in der Temperaturschutzsteuerung für den Elektromotor 11a durchzuführen. Dadurch
wird die Zuverlässigkeit der Temperaturschutzsteuerung
des Elektromotors 11a erhöht.
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(Dritte Ausführungsform)
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Als
nächstes wird hier nachstehend eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Elemente, die im Wesentlichen
die gleichen oder äquivalent denen in den ersten und zweiten
Ausführungsformen sind, haben die gleichen Bezugsnummern
wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen und werden
nicht noch einmal beschrieben.
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In
der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird
eine gewisse Steuerkennlinie entsprechend der Betriebsart und der
Temperatur des Elektromotors 11a aus dem Erfassungswert
der Stromrichtereinheit 19 auf der Basis der ausgewählten
Steuerkennlinie berechnet und erfasst. Im Gegensatz dazu werden
in der dritten Ausführungsform zwei oder mehr Steuerkennlinien,
in denen die Beurteilungsmaßstabswerte unterschiedlich
sind, im Voraus in dem ROM etc. der Klimaanlagensteuerung 20 gespeichert.
Dann wird eine gewisse Steuerkennlinie entsprechend einem Überhitzungsgrad
des Kältemittels auf der Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 aus
den zwei oder mehr Steuerkennlinien ausgewählt, und die
Temperatur des Elektromotors 11a wird aus dem Erfassungswert
der Stromrichtereinheit 19 berechnet.
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Insbesondere
wird der Ansaugkältemitteldruck Ps des elektrischen Kompressors 11 von
dem Ansaugdrucksensor 35 erfasst, und die Ansaugkältemitteltemperatur
Ts des elektrischen Kompressors 11 wird von dem Ansaugkältemitteltemperatursensor 36 erfasst.
Dann wird die gesättigte Dampftemperatur des Kältemittels
aus dem erfassten Ansaugkältemitteldruck Ps berechnet,
und der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels auf
der Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 wird aus
der Ansaugkältemitteltemperatur Ts und der gesättigten
Dampftemperatur berechnet. Alternativ kann der Ansaugkältemitteldruck
Ps aus der ausgeblasenen Lufttemperatur Te des Verdampfers 5 ausgewertet
werden, die von einem Nachverdampfer-Lufttemperatursensor 33 erfasst
wird.
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Wenn
der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels auf der
Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 hoch ist, steigt
die Temperatur des Elektromotors 11a. Daher wird eine Steuerkennlinie,
in der der Beurteilungsmaßstabswert niedrig festgelegt ist,
aus zwei oder mehr Steuerkennlinien ausgewählt. Wenn der Überhitzungsgrad
SH des Kältemittels auf der Ansaugseite des elektrischen
Kompressors 11 klein ist, steigt die Temperatur des Elektromotors 11a nicht
so stark an. Daher wird eine Steuerkennlinie, in der der Beurteilungsmaßstabswert
hoch festgelegt ist, aus zwei oder mehr Steuerkennlinien ausgewählt.
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Wie
vorstehend erklärt, wird basierend auf dem Überhitzungsgrad
SH des Kältemittels auf der Ansaugseite des elektrischen
Kompressors 11 eine gewisse Steuerkennlinie aus vorgegebenen
zwei oder mehr Steuerkennlinien, in denen die Beurteilungsmaßstabswerte
unterschiedlich sind, ausgewählt, und die Temperatur des
Elektromotors 11a wird basierend auf der gewissen Steuerkennlinie
berechnet und erfasst. Folglich ist es möglich, die Bestimmung
in der Temperaturschutzsteuerung für den Elektromotor 11a durchzuführen.
Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Temperaturschutzsteuerung
des Elektromotors 11a erhöht.
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Hier
ist das Steuerverfahren in der dritten Ausführungsform
nicht nur auf das in der zweiten Ausführungsform beschriebene
Wärmepumpenkreislaufsystem, sondern auch auf das in der
ersten Ausführungsform beschriebene Kältemittelkreislaufsystem
anwendbar.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die
vorliegende Ausführungsform ist nicht auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und
kann wie folgt in vielfältiger Weise modifiziert werden.
- (1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird die Temperatur des Elektromotors 11a des elektrischen
Kompressors 11 unter Verwendung der Steuerkennlinie, die
die Temperatur des Elektromotors 11a mit der Drehzahl und dem
Motorstrom des Elektromotors 11a verknüpft, berechnet
und erfasst. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau
beschränkt. Zum Beispiel kann die Temperatur des Elektromotors 11a durch
einen Temperatursensor zum Erfassen der Innentemperatur des Elektromotors 11a,
einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur eines Gehäuses
des Elektromotors 11a etc. erfasst werden.
- (2) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
werden die Öffnungsgrade der elektrischen Expansionsventile 12, 16 direkt
in der Temperaturschutzsteuerung für den Elektromotor 11a des
elektrischen Kompressors 11 eingestellt. Die vorliegende
Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel
kann der Ausstoßkältemitteldruck Pd des elektrischen
Kompressors 11 gesenkt werden, indem der Zielhochdruck gesenkt
wird, der basierend auf der Temperatur (außenseitige Kältemitteltemperatur)
Tho des Kältemittels auf der Auslassseite des Außenseiten-Wärmetauschers 13 oder
des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6, der als
der wärmeabstrahlende Wärmetauscher wirkt, bestimmt
wird.
- (3) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird die Temperaturschutzsteuerung für den Elektromotor 11a des
elektrischen Kompressors 11 durchgeführt, indem
der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 16 gesteuert
wird, so dass er nicht abnimmt, wenn der Temperaturschutz für
den Elektromotor 11a des elektrischen Kompressors 11 notwendig
ist. Alternativ ist es auch möglich, neben der Steuerung des Öffnungsgrads
des elektrischen Expansionsventils 16 die Drehzahl des
Elektromotors 13b des Kühlventilators (erstes
elektrisches Gebläse) 13a zu erhöhen.
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Durch
Erhöhen der Drehzahl des Kühlventilators 13a wird
die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des
wärmeabstrahlenden Wärmetauschers 6, 13 gesenkt,
und der Zielhochdruck wird gesenkt. Dadurch wird der Druck (Ausstoßkältemitteldruck
Pd) des Kältemittels auf der Auslassseite des elektrischen
Kompressors 11 gesenkt, und der Temperaturanstieg des Elektromotors 11a wird
vermieden.
- (4) Außerdem ist es auch
möglich, die Drehzahl des Elektromotors 4a des
elektrischen Gebläses (zweites elektrisches Gebläse) 4 zu
senken, wenn der Temperaturschutz für den Elektromotor 11a des
elektrischen Kompressors 11 notwendig ist.
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Durch
Senken der Drehzahl des elektrischen Gebläses 4 wird
die Kühlkapazität des Verdampfers 5 erhöht,
und der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf
der Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 wird gesenkt.
Dadurch wird der Druck (Ansaugkältemitteldruck Ps) des
Kältemittels auf der Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 gesenkt,
und der Temperaturanstieg des Elektromotors 11a wird vermieden.
- (5) Ferner kann die Innen-/Außenluftumschaltklappe 3c auf
die Innenluftbetriebsart umgeschaltet werden, wenn der Temperaturschutz
für den Elektromotor 11a des elektrischen Kompressors 11 notwendig
ist. Durch Umschalten der Innen-/Außenluftumschaltklappe 3c auf
die Innenluftbetriebsart wird die Kühlkapazität
des Verdampfers 5 gesenkt, und der Überhitzungsgrad des
Kältemittels auf der Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 wird
gesenkt. Dadurch wird der Druck (Ansaugkältemitteldruck
Ps) des Kältemittels auf der Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 gesenkt,
und der Temperaturanstieg des Elektromotors 11a wird vermieden.
- (6) In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform
werden verschiedene Steuerkennlinien, in denen die Beurteilungsmaßstabswerte unterschiedlich
sind, für die Kühlbetriebsart und die Heizbetriebsart
ausgewählt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen
Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann die Steuerkennlinie
für die Heizbetriebsart in einer Entfeuchtungsbetriebsart angewendet
werden. Eine Steuerkennlinie für die Entfeuchtungsbetriebsart
kann in der Entfeuchtungsbetriebsart ausgewählt werden.
- (7) Außerdem ist der Überhitzungsgrad des
Kältemittels auf der Ansaugseite des elektrischen Kompressors 11 in
der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform selbst
in der Kühlbetriebsart klein, wenn der elektrische Kompressor 11 gerade
angeschaltet wurde. Daher kann die gleiche Steuerkennlinie wie die
für die Heizbetriebsart ausgewählt werden, wenn
der Überhitzungsgrad des Kältemittels kleiner
als ein vorgegebener Wert ist, und die gleiche Steuerkennlinie wie
die für die Kühlbetriebsart kann ausgewählt werden,
wenn der Überhitzungsgrad des Kältemittels höher
als ein vorgegebener Wert ist.
- (8) Außerdem kann das vorstehend beschriebene Kältemittelkreislaufsystem 10 auf
ein Ejektorkreislaufsystem angewendet werden, das durch Dokumente,
wie etwa JP 3322263
B1 , das den US-Patenten
Nr. 6 477 857 und 6
574 987 entspricht, öffentlich bekannt ist. In
diesem Fall wird der variable Drosselmechanismus durch einen Ejektor,
der mit einer variablen Nadel versehen ist, ersetzt.
- (9) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird das Kältemittelkreislaufsystem 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung auf ein Fahrzeugklimatisierungssystem angewendet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Zum Beispiel kann das Kältemittelkreislaufsystem gemäß der
vorliegenden Erfindung auf ein festes Klimatisierungssystem für
die Privatanwendung oder die gewerbliche Anwendung angewendet werden.
Außerdem kann das Kältemittelkreislaufsystem nicht
nur auf ein Klimatisierungssystem angewendet werden, das zwischen
der Kühlbetriebsart und der Heizbetriebsart umgeschaltet
werden kann, sondern auch auf ein dediziertes Kühlsystem.
- (10) Außerdem ist in dem vorstehend beschriebenen Kältemittelkreislaufsystem 10 die
Art des Kältemittels nicht spezifiziert. Das Kältemittel
kann Fluorchlorkohlenwasserstoff, ein Ersatzstoff für Fluorchlorkohlenwasserstoff,
wie etwa HC-Kältemittel, Kohlendioxid (CO2),
die sowohl auf ein überkritisches Dampfkompressionskältemittelkreislaufsystem
als auch ein unterkritisches Dampfkompressionskältemittelkreislaufsystem angewendet
werden können, etc. sein.
-
Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten der Technik ohne weiteres
einfallen. Die Erfindung ist in ihrem weiteren Sinne daher nicht auf
die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung
und erläuternden Beispiele, die gezeigt und beschrieben
sind, beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-291878
A [0002, 0003, 0004, 0005]
- - JP 2005-248730 A [0002, 0003, 0005]
- - JP 2006-291878 [0005]
- - JP 3322263 B1 [0118]
- - US 6477857 [0118]
- - US 6574987 [0118]