DE102009018106A1

DE102009018106A1 - Klimaanlage mit thermischer Kältespeicherung und Verdampfertemperatursteuerung

Info

Publication number: DE102009018106A1
Application number: DE102009018106A
Authority: DE
Inventors: Gregory A. Farmington Hills Major; John I. Shelby Township Frey; Kenneth L. Grand Blanc Porrett
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-01-07
Also published as: CN101566382A; US20090266094A1; US8302417B2; CN101566382B

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter und eine Verdichterkupplung aufweist, sind offenbart. Das Verfahren kann umfassen, dass ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festgelegt wird; eine Kältespeichervorrichtung in der Fahrzeugklimaanlage befüllt wird; bestimmt wird, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel bestimmt wird, indem: eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt wird, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festgelegt wird. Die Verdichterkupplung wird gesteuert, um das Verdampferlufttemperaturziel zu erreichen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Klimaanlagen für Fahrzeuge und im Spezielleren Klimaanlagen mit thermischer Speicherung und Verdampfertemperatursteuerung.
Die Verwendung von herkömmlichen Klimaanlagen in Fahrzeugen verringert die Kraftstoffökonomie der Fahrzeuge. Bei dem bestehenden Wunsch, die Kraftstoffökonomie von Kraftfahrzeugen zu verbessern, wurden verschiedene Systeme bei dem Versuch verwendet, den Nachteil im Hinblick auf die Kraftstoffökonomie zu verringern, den die Klimaanlage mit sich bringt. Einige Klimaanlagen verwenden regelbare Kältemittelverdichter, um die Systemkapazität an Kühlbedürfnisse anzupassen und verbessern damit die Kraftstoffökonomie. Allerdings können für bestimmte Kraftfahrzeuge regelbare Verdichter aus Kosten- und anderen Gründen unpraktisch sein. Diese anderen Klimaanlagentypen verwenden typischerweise einen nicht regelbaren Verdichter, der durch den Motor angetrieben ist, wobei eine Verdichterkupplung periodisch ein- und ausgeschaltet wird, um zwischen voller Verdichterleistung und einer Verdichterleistung von null zu schalten.
Herkömmlicherweise basiert bei nicht regelbaren, riemenangetriebenen Verdichtern das periodische Ein/Ausschalten des Verdichters auf einer/m festen Temperatur oder Druck des Kältemittels, die/der die Verdampfertemperatur wenige Grade über dem Gefrierpunkt von Wasser hält. Dies sorgt für maximale Kühlung und Entfeuchtung und verhindert gleichzeitig, dass der Verdampfer vereist. Dann, wenn die Luft, die aus dem Verdampfer austritt, zu kalt für den Bedarf in dem Fahrgastraum ist, wird ein Anteil der gekühlten Luft durch den Heizungswärmetauscher geleitet, um wieder erwärmt zu werden. Ein Betrieb bei maximaler Kühlung der Luft mit anschließendem erneutem Erwärmen ist eine ineffiziente Art, die Klimaanlage zu betreiben. Demzufolge wird diese Art von Klimaanlage von manchen betrieben, indem die Verdichterkupplung periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Diese Systeme berücksichtigen jedoch nur wenige Variablen zur Klimatisierung für den Insassenkomfort und weisen daher einen relativ begrenzten Temperaturbereich auf, in dem das Kältemittel schwanken kann. Somit wird keine maximale Kraftstoffeffizienz erzielt. Darüber hinaus kann die Lebensdauer der Verdichterkupplung infolge eines hohen Grades an periodischem Ein/Ausschalten des Verdichters stark verkürzt sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Ausführungsform zieht ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage in Erwägung, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter aufweist, welcher selektiv von einem Motor durch eine Verdichterkupplung ausrückbar ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festgelegt wird; eine Kältespeichervorrichtung in der Fahrzeugklimaanlage befüllt wird; bestimmt wird, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel bestimmt wird, indem: eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus- Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt wird, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festgelegt wird. Die Verdichterkupplung wird gesteuert, um das Verdampferlufttemperaturziel zu erreichen.
Eine Ausführungsform zieht eine Fahrzeugklimaanlage in Erwägung, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter; eine Verdichterkupplung, die den Kältemittelverdichter funktionell einrückt und ausgebildet ist, um den Kältemittelverdichter selektiv von einem Antrieb durch einen Motor auszurücken; einen Verdampfer und/oder einen Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher; und eine Kältespeichervorrichtung, die in einem von dem Verdampfer und dem Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher oder stromabwärts des Verdampfers angeordnet ist, umfasst. Die Ausführungsform zieht auch einen Controller in Erwägung, der ausgebildet ist, um ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festzulegen; die Kältespeichervorrichtung zu befüllen; zu bestimmen, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; und, wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel zu bestimmen, indem: er eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festlegt. Der Controller ist ferner ausgebildet, um die Verdichterkupplung derart zu steuern, dass das neue Verdampferlufttemperaturziel erreicht wird.
Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass eine höhere durchschnittliche Verdampferlufttemperatur (EAT von evaporator air temperature) erzielt wird, ohne den Komfort von Fahrzeuginsassen zu beeinträchtigen. Die höhere EAT und Kältespeicherung verlängern die Zeit, in der der Verdichter ausgeschaltet ist, was zu einer verbesserten Fahrzeug-Kraftstoffökonomie führt, während gleichzeitig der Langzeitverschleiß an einer Verdichterkupplung minimiert ist, indem die periodischen Ein/Ausschaltraten des Verdichters reduziert sind. Die verlängerte Verdichterausschaltzeit kann besonders vorteilhaft sein, wenn diese Klimaanlage in einem Hybridfahrzeug verwendet wird. Außerdem ist eine verbesserte Klimatisierungsauslasstemperaturstabilität während des periodischen Ein/Ausschaltens des Verdichters vorhanden, wodurch wiederum das gewünschte Niveau an Insassenkomfort aufrecht erhalten wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugklimaanlage, die ein Kältespeichermerkmal umfasst.
2 ist eine schematische Darstellung ähnlich 1, veranschaulicht jedoch eine weitere Art von Kältespeichermerkmal.
3 ist eine schematische Darstellung ähnlich 1, veranschaulicht jedoch eine noch weitere Art von Kältespeichermerkmal.
4A–4C zeigen ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben einer beliebigen der Klimaanlagen der 1–3 veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Fahrzeugklimaanlage 20 gezeigt. Die Klimaanlage 20 umfasst einen Kondensator 22, an dem Wärme aus einem Kältemittel entzogen wird, bevor das Kältemittel durch eine Kältemittelleitung 24 in eine integrierte Verdampfer- und Thermoexpansionsventilanordnung 26 geleitet wird. Diese Verdampferanordnung 26 umfasst auch einen Kältespeicherbereich 28 für das Kältemittel. Vorzugsweise ist in der Verdampferanordnung 26 ein Phasenänderungsmaterial enthalten, um die spezifische Wärme und die Wärmeenergie, die in dem Kältespeicherbereich der Verdampferanordnung 26 gespeichert sind, zu erhöhen. Die Verdampferanordnung 26 wird verwendet, um Wärme aus der Luft zu absorbieren, die durch ein Heizungs-, Ventilations- und Klimatisierungs(HVAC)-Modul 36 strömt. Ein Thermistor 30 ist benachbart zu der integrierten Anordnung 26 angeordnet und misst die Verdampferlufttemperatur (EAT). Der Thermistor 30 kann zum Beispiel eine Lufttemperatur neben der Verdampferanordnung 26 messen oder kann eine Temperatur an einer Verdampferrippe (nicht gezeigt) messen. Eine weitere Kältemittelleitung 32 leitet das Kältemittel von der Verdampferanordnung 26 zu einem Kältemittelverdichter 34, der das Kältemittel verdichtet und es durch eine Kältemittelleitung 38 zu dem Kondensator 22 zurück drückt, um einen Kältemittelkreis 40 zu vervollständigen. Der Verdichter 34 ist ein nicht regelbarer Typ, der durch einen Motor 42 über eine Riemen/Riemenscheibenanordnung 44 angetrieben ist. Eine Verdichterkupplung 46 rückt selektiv den Verdichter 34 in die Riemen/Riemenscheibenanordnung 44 ein bzw. aus dieser aus. Die Verdichterkupplung 46 ist durch einen Controller 48 gesteuert. Die Bestimmung dessen, wann der Controller 48 die Kupplung einrückt und ausrückt, wird unten stehend mit Bezug auf die 4A–4C erläutert.
2 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform. Da diese Ausführungsform der ersten ähnlich ist, werden gleiche Elementnummern für ähnliche Elemente verwendet, wobei jedoch 100er-Nummern verwendet werden. In dieser Ausführungsform umfasst die Klimaanlage 120 noch immer einen Verdichter 134, der durch einen Motor 142 über eine Riemen/Riemenscheibenanordnung 144 angetrieben ist und durch eine Verdichterkupplung 146 selektiv ausgerückt werden kann. Ein Controller 148 steuert noch immer das Einrücken und Ausrücken der Kupplung 146. Auch der Kondensator 122 und die Kältemittelleitungen 124 und 138 können dieselben sein wie in der ersten Ausführungsform.
Die integrierte Verdampfer- und Thermoexpansionsventilanordnung 126 in dem HVAC-Modul 136 umfasst jedoch keinen Kältespeicherbereich. Nun leitet eine Kältemittelleitung 132 Kältemittel von der Verdampferanordnung 126 zu einem Umgehungsventil 151, welches selektiv Kältemittel in einen separaten Kältespeicherbehälter 128 leiten oder den Behälter 128 umgehen kann. Der Kältespeicherbehälter 128 kann ein Phasenänderungsmaterial umfassen, um Gaskältemittel zu kondensieren und thermische Kälteenergie in dem Behälter 128 zu speichern. Eine weitere Kältemittelleitung 150 leitet das Kältemittel von dem Kältespeicherbehälter 128 (oder dem Umgehungsventil 151) zu dem Verdichter 134. Das Umgehungsventil 151 kann verwendet werden, um Kältemittel um den Behälter 128 herum umzuleiten, wenn eine minimale anfängliche Fahrgastraumabkühlzeit erwünscht ist. Nach der anfänglichen Abkühlung kann das Ventil 151 geschaltet werden, um das Kältemittel durch den Behälter 128 hindurch zu leiten. Das Ventil 151 ist optional und kann eliminiert werden, falls nicht erwünscht.
3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform. Da diese Ausführungsform der ersten ähnlich ist, werden gleiche Elementnummern für ähnliche Elemente verwendet, wobei jedoch 200-Seriennummern verwendet werden. Diese Klimaanlage 220 ist ein Anlagentyp mit einem sekundären Kreis, d. h., das System umfasst einen primären Kältemittelkreis 240 und einen sekundären Kühlmittelkreis 252.
Der primäre Kreis 240 umfasst einen Verdichter 234, der durch einen Motor 242 über eine Riemen/Riemenscheibenanordnung 244 angetrieben ist und kann durch eine Verdichterkupplung 246 selektiv ausgerückt werden. Ein Controller 248 steuert noch immer das Einrücken und Ausrücken der Kupplung 246. Eine Kältemittelleitung 238 leitet das Kältemittel zu einem Kondensator 222, eine zweite Kältemittelleitung 224 leitet das Kältemittel von dem Kondensator 222 zu einer Expansionsvorrichtung 254, eine dritte Kältemittelleitung 256 leitet das Kältemittel zu einer Tiefkühlvorrichtung 228 und eine vierte Kältemittelleitung 232 leitet das Kältemittel zurück zu dem Verdichter 234, um den primären Kreis 240 zu vervollständigen.
Die Tiefkühlvorrichtung 228 dient als Kältespeicherbehälter für diese Klimaanlage 220. Somit stellt die Tiefkühlvorrichtung 228 die thermische Trägheit bereit, wenn die Verdichterkupplung 246 vorübergehend ausgerückt ist. Die Tiefkühlvorrichtung 228 ist ein Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher und ist auch Teil des sekundären Kreises 252.
Der sekundäre Kreis 252 verwendet ein Kühlmittel oder eine andere Art von gekühlter Flüssigkeit, die durch den Kreis 252 strömt. Die Tiefkühlvorrichtung 228 leitet das Kühlmittel über eine Kühlmittelleitung 258 zu einer Pumpe 260, die selektiv aktiviert werden kann. Eine weitere Kühlmittelleitung 262 leitet das Kühlmittel von der Pumpe 260 zu einem Kühler 264, der in dem HVAC-Modul 236 angeordnet ist. Der Kühler 264 wiederum wirkt wie ein Verdampfer in einer herkömmlichen Klimaanlage und so misst ein Thermistor 230, der neben dem Kühler 264 befestigt ist, die EAT (Verdampferlufttemperatur). Eine weitere Kühlmittelleitung 266 leitet das Kühlmittel von dem Kühler 264 zurück zu der Tiefkühlvorrichtung 228, um den sekundären Kreis 252 zu vervollständigen.
Die 4A–4C zeigen ein Flussdiagramm für ein Verfahren, das vorteilhafterweise mit jeder beliebigen der Klimaanlagen der 1–3 verwendet werden kann, wenngleich das Flussdiagramm mit Bezugnahme speziell auf das System von 1 erläutert wird.
Um das Verfahren zu beginnen, wird eine Ziel-EAT(-Verdampferlufttemperatur) auf eine vorläufige EAT festgelegt, Block 302. Die vorläufige EAT wird auf eine niedrige Temperatur festgelegt, sodass die Klimaanlage 20, während sie betrieben wird, den Kältespeicher 28 befüllen wird, Block 304. Das heißt, anfänglich wird der Controller 48 die Verdichterkupplung 46 in einer eingerückten Position halten, um den Verdichter 34 kontinuierlich anzutreiben. Dies sorgt auch für eine maximale anfängliche Abkühlung für einen Fahrgastraum des Fahrzeuges. Solange der Kältespeicher nicht eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, Block 306, wird dieser anfängliche Betrieb fortfahren. Die vorbestimmte Schwelle kann z. B. eine Funktion der Verdichterlaufzeit oder eine gemessene Temperatur des speziellen thermischen Speichermediums selbst sein. Wenn der Kältespeicher eine vorbestimmte Schwelle erreicht, Block 306, dann ist das System bereit zu bestimmen, ob die Ziel-EAT angepasst werden kann, um die Fahrzeug-Kraftstoffökonomie zu verbessern.
Eine neue Ziel-EAT wird bestimmt, indem die niedrigste annehmbare EAT aus verschiedenen Betriebsfaktoren festgestellt wird. Der Controller 48 schaltet dann den Verdichter 34 periodisch aus und ein (über die Kupplung 46), um die gewünschte EAT zu erreichen. Der thermische Speicher 28 verbessert die Gesamtleistung der Klimaanlage 20, wobei dieses Steuerverfahren verwendet wird, indem die Anzahl, wie oft die Verdichterkupplung 46 periodisch geschaltet wird, reduziert wird, während gleichzeitig auch eine thermische Trägheit bereitgestellt wird, um Änderungen in der Auslasslufttemperatur zu dem Fahrgastraum zu minimieren. Man nimmt an, dass die größte Verbesserung in der Kraftstoffökonomie gegeben ist, wenn die Klimaanlage 20 unter niedrigen bis mittleren Kühl/Entfeuchtungsbelastungsbedingungen arbeitet.
Ein erster Faktor ist die Verdampfereinlasstemperatur. Dieser erste Faktor hält die EAT unter dem Taupunkt. Die Außenlufttemperatur (OAT), die Temperatur in dem Fahrgastraum (Incar), der Anteil an rezirkulierter Luft durch das HVAC-Modul 36 hindurch (Percent Recirc) und eine Umgebungsverschiebung (Ambient Off-set) werden abgelesen, Block 308. Die Außenlufttemperatur und die Temperatur in dem Fahrgastraum können jeweils mit herkömmlichen Temperatursensoranordnungen (nicht gezeigt) abgelesen werden. Der Anteil an rezirkulierter Luft gegenüber dem Anteil an Frischluftzufuhr kann durch eine Position einer herkömmlichen Mischklappe (nicht gezeigt) bestimmt werden. Die Umgebungsverschiebung sieht nach einer Umgebungslufttemperatur und verschiebt diese Temperatur dann um einen gewissen Betrag, um sicherzustellen, dass ein Beschlagen an der Fahrzeugscheibe vermieden wird. Die Umgebungsverschiebung kann z. B. etwa zwei Grad Celsius betragen. Die EAT wird bestimmt, Block 310. Dies kann eine Temperaturmessung sein, die von dem Thermistor 30 vorgenommen wird.
Ein weiterer Faktor ist die maximal zulässige EAT, die ein Feuchtigkeitsniveau aufrechterhalten wird, das für Insassen als angenehm betrachtet wird. Ein Komfort-Taupunkt wird abgelesen, Block 312. Der Komfort-Taupunkt begrenzt die Ziel-EAT auf ein Maximum von z. B. etwa zehn Grad Celsius, wenn in dem Fahrzeug kein Sensor für die relative Feuchtigkeit vorhanden ist, um das Feuchtigkeitsniveau direkt zu bestimmen. Andernfalls können sich Insassen in dem Fahrzeug auf Grund des höheren als erwünschten Feuchtigkeitsniveaus weniger wohl fühlen, selbst wenn die Temperatur in einem erwünschten Bereich liegt. Wenn die EAT nicht kleiner ist als die für den Komfort-Taupunkt festgelegte Temperatur, Block 314, dann wird ein Temperaturwert EAT Max Comfort der Komfort-Taupunkttemperatur gleichgesetzt, Block 316. Wenn die EAT kleiner ist als die für den Komfort-Taupunkt festgelegte Temperatur, Block 314, dann wird der Temperaturwert EAT Max Comfort dem EAT-Temperaturwert gleichgesetzt, Block 318.
Ein weiterer Faktor ist der maximal zulässige EAT-Wert auf der Basis des Klimatisierungsmodus. Das heißt, für bestimmte Modi ist es wünschenswert, einen niedrigen EAT-Wert festzulegen, um eine Fensterenteisung oder -entfeuchtung schnell zu bewerkstelligen, gegenüber anderen Modi, wo die Geschwindigkeit, um ein reduziertes Feuchtigkeitsniveau zu erreichen, nicht so bedeutend ist. Die verschiedenen Modi können z. B. Enteisen/Entfeuchten, Armaturenbrett, Zwei-Ebenen und Boden sein. Der Klimatisierungsmodus wird abgelesen, Block 320. Die maximale EAT für den speziellen Klimatisierungsmodus (EAT Max Modus) wird bestimmt, Block 322. Diese kann z. B. eine maximale EAT von zehn Grad Celsius für Armaturenbrett-, Zwei-Ebenen- und Bodenmodi und ein Grad Celsius für den Enteisen/Entfeuchten-Modus sein. Wenn der EAT Max Modus nicht kleiner ist als der EAT Max Comfort-Wert, dann wird eine Temperatur EAT Max Allow gleich EAT Max Comfort gesetzt, Block 326. Wenn der EAT Max Modus kleiner ist als der EAT Max Comfort-Temperaturwert, dann wird EAT Max Allow gleich EAT Max Modus gesetzt, Block 328.
Ein noch weiterer Faktor ist der niedrigste Temperatureinstellwert einer rechten und linken Austrittstemperatur-Überwachungseinrichtung (DTM von discharge temperature monitor). Diese wird für Klimaanlagen verwendet, die separate rechts- und linksseitige Temperatureinstellungen in dem Fahrgastraum zulassen. Eine rechte gewünschte Austrittstemperatur, eine linke gewünschte Austrittstemperatur und ein Wärmeaufnahmewert werden abgelesen, Block 330. Ein DTM-Zieltemperaturwert wird bestimmt, Block 332. Für diesen Faktor kann z. B. eine DTM-Zielkorrektur um zwei Grad Celsius eingestellt werden, um die Wärmeaufnahme zu berücksichtigen, die ein kalibrierter Wert sein kann, der dem speziellen Fahrzeug zugeordnet ist. Wenn DTM Target nicht kleiner ist als EAT Max Allow, Block 334, dann wird Target EAT gleich EAT Max Allow gesetzt, Block 336. Wenn DTM Target kleiner ist als EAT Max Allow, Block 334, dann wird Target EAT gleich DTM Target gesetzt, Block 338. Demgemäß ist Target EAT an diesem Punkt der höchste EAT-Temperaturwert, der eine akzeptable EAT für alle vier der oben erläuterten Faktoren bereitstellen wird.
An diesem Punkt bestimmt ein Algorithmus für eine geringe Befüllung eine akzeptable EAT auf der Basis eines Schutzes gegen eine geringe Kältemittelbefüllung. Die Außenlufttemperatur (OAT) (bereits oben abgelesen), die aktuelle EAT, die Drehzahl eines HVAC-Gebläses (nicht gezeigt) und die Drehzahl des Motors 142 werden abgelesen, Block 340. Eine Ziel-Verdampfertemperatur für einen Schutz gegen eine geringe Kältemittelbefüllung (Low Charge EAT) wird bestimmt, Block 342. Wenn Low Charge EAT nicht größer ist als Target EAT, Block 344, dann wird Target EAT gleich der aktuellen Target EAT belassen. Hingegen wird dann, wenn Low Charge EAT größer ist als Target EAT, Block 344, Target EAT gleich Low Charge EAT gesetzt, Block 348.
Die obere und die untere periodische Verdichterschaltgrenze werden festgelegt, Block 350, und der Controller 48 betätigt dann die Verdichterkupplung 46, um Target EAT zu erreichen und beizubehalten. Diese Grenzen werden gesetzt, um eine Verzögerungszeit in der Messung von EAT zu berücksichtigen, um den gewünschten Betrag an Überschreitung und Unterschreitung zuzulassen und Target EAT auszumitteln. Die periodische Schaltzeit für die Kupplung 46 kann auf Grund der thermischen Kälteenergie, die in dem Kältespeicher 28 gespeichert ist, größer sein. Überdies lässt die durch den Kältespeicher 28 erzeugte thermische Trägheit eine gleichmäßigere Verdampferauslasstemperatur (EAT) zu, während der Verdichter 34 periodisch ein- und ausgeschaltet wird.
Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird ein Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung auszuführen, die durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter aufweist, welcher selektiv von einem Motor durch eine Verdichterkupplung ausrückbar ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: (a) ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festgelegt wird; (b) eine Kältespeichervorrichtung in der Fahrzeugklimaanlage befüllt wird; (c) bestimmt wird, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; (d) wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel bestimmt wird, indem: eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt wird, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festgelegt wird; und (e) die Verdichterkupplung gesteuert wird, um das neue Verdampferlufttemperaturziel zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, welches umfasst, dass (f) eine Verdampferlufttemperatur für eine geringe Befüllung auf der Basis eines Schutzes der Klimaanlage gegen geringe Kältemittelbefüllung bestimmt wird, und (g) das neue Verdampferlufttemperaturziel auf den höheren Temperaturwert von dem neuen Verdampferlufttemperaturziel und der Verdampferlufttemperatur für eine geringe Befüllung festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass eine Links/Rechts-Verdampferlufttemperatur auf der Basis einer Differenz zwischen einer rechten Fahrgastraum-Temperatureinstellung und einer linken Fahrgastraum-Temperatureinstellung bestimmt wird, und wobei das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur, der Modus-Verdampferlufttemperatur und der Links/Rechts-Verdampferlufttemperatur gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass die Modus-Verdampferlufttemperatur eine höhere maximal zulässige Verdampferlufttemperatur aufweist, wenn ein Modus einer von einem Armaturenbrett, Zwei-Ebenen und Boden ist, als wenn der Modus einer von Enteisen/Entfeuchten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass die maximal zulässige für die Taupunkt-Verdampferlufttemperatur darauf basiert, dass die Luft in einem Fahrzeugfahrgastraum unter einem vorbestimmten maximal zulässigen Feuchtigkeitsniveau in dem Fahrzeugfahrgastraum bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass eine maximal zulässige Entfeuchtungs-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, die auf einer äußeren Umgebungslufttemperatur, einer Fahrzeuginnenlufttemperatur und einem An teil an rezirkulierter Luft basiert, und wobei das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur, der Modus-Verdampferlufttemperatur und der Entfeuchtungs-Verdampferlufttemperatur gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass die Kältespeichervorrichtung ein Abschnitt einer Verdampferanordnung ist, die ein Phasenänderungsmaterial in ihr umfasst, wobei die Kältespeichervorrichtung befüllt wird, wenn ein gekühltes Kältemittel durch die Verdampferanordnung strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass die Kältespeichervorrichtung, die befüllt wird, ein Kältespeicherbehälter ist, welcher stromabwärts eines Auslasses einer Verdampferanordnung und stromaufwärts eines Einlasses zu dem Kältemittelverdichter angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, welches umfasst, dass: (f) vor Schritt (b) ein Kältemittel, das aus der Verdampferanordnung strömt, derart umgeleitet wird, dass es den Kältespeicherbehälter während einer anfänglichen Fahrzeugabkühlperiode umgeht, und das Kältemittel derart gelenkt wird, dass es nach der anfänglichen Fahrzeugabkühlperiode durch den Kältespeicherbehälter strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass die Kältespeichervorrichtung, die befüllt wird, ein Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher ist, und wobei die Fahrzeugklimaanlage einen primären Kältemittelkreis, der Kältemittel durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet, und einen se kundären Flüssigkeitskreis umfasst, der eine Flüssigkeit durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet.
Fahrzeugklimaanlage, welche umfasst: einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter; eine Verdichterkupplung, die den Kältemittelverdichter funktionell einrückt und die ausgebildet ist, um den Kältemittelverdichter selektiv von einem Antrieb durch einen Motor auszurücken; einen Verdampfer oder einen Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher; eine Kältespeichervorrichtung, die in dem Verdampfer oder dem Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher oder stromabwärts des Verdampfers angeordnet ist; und einen Controller, der ausgebildet ist, um ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festzulegen; die Kältespeichervorrichtung zu befüllen; zu bestimmen, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; und, wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel zu bestimmen, indem: er eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festlegt; wobei der Controller ferner ausgebildet ist, um die Verdichterkupplung derart zu steuern, dass das neue Verdampferlufttemperaturziel erreicht wird.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 11, wobei die Kältespeichervorrichtung in dem Verdampfer angeordnet ist und ein Phasenänderungsmaterial umfasst.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 11, wobei die Kältespeichervorrichtung ein Kältespeicherbehälter ist, welcher stromabwärts der Verdampferanordnung und stromaufwärts eines Einlasses zu dem Kältemittelverdichter angeordnet ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 13, welche ein Umgehungsventil umfasst, das ausgebildet ist, um ein Kältemittel selektiv durch den Kältespeicherbehälter zu leiten oder den Kältespeicherbehälter zu umgehen.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 11, wobei sich die Kältespeichervorrichtung in dem Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher befindet und wobei die Fahrzeugklimaanlage einen primären Kältemittelkreis, der Kältemittel durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet, und einen sekundären Flüssigkeitskreis umfasst, der eine Flüssigkeit durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet.