DE102017011480A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelverdichters in einer Kühivorrichtung eines Kraftwagens - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelverdichters (3) in einer Kühlvorrichtung (2) eines Kraftwagens (1), welche zumindest eine, über eine Ventileinrichtung (8, 9) fluidisch mit dem Kältemittelverdichter (3) verbundene Kühlstelle (7, 12, 13) umfasst, bei welchem ein momentaner Betriebspunktes (22) der Kühlvorrichtung (2), der von einer Drehzahl (23) des Kältemittelverdichters (3) und einem Öffnungsgrad (24) der Ventileinrichtung (8, 9) abhängig ist, bestimmt wird. Außerdem wird der Öffnungsgrad (23) der Ventileinrichtung (8, 9) aufgrund einer veränderten Kühlleistungsanforderung an der zumindest einen Kühlstelle (7, 12, 13) verändert, wodurch sich bei zunächst gleichbleibender Drehzahl (23) des Kältemittelverdichters (3) ein Gesamtsystemdruck (17, 18, 19, 20) der Kühlvorrichtung (2) ändert. Ferner wird, abhängig vom Öffnungsgrad (24, 26) der Ventileinrichtung (8, 9), die Drehzahl (23, 28) des Kältemittelverdichters (3) eingestellt, um den Gesamtsystemdruck (17, 18, 19, 20) einzustellen, welcher höchstens gleich einem Maximal-Gesamtsystemdruck (21) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelverdichters in einer Kühlvorrichtung eines Kraftwagens der im Patentanspruch 1 angegebenen Art.
  • Mittels einer derartigen Kühlvorrichtung ist zumindest eine Komponente des Kraftwagens, welcher insbesondere als ein Omnibus ausgebildet sein kann, kühlbar. Eine solche Kühlvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 004 979 A1 bekannt. Dort ist eine Vorrichtung zur Kühlung bzw. Temperierung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug offenbart, mit einem Niedertemperatur-Kühlkreislauf des Fahrzeugs, welcher mindestens mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Kühler versehen ist, an welchen die Batterie über einen separaten abgezweigten Kältekreislauf verdampferseitig zur Kühlung der Batterie über den Niedertemperatur-Kühlkreislauf angebunden ist, wobei zwischen dem Kältekreislauf und dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf ein erweiterter Kältekreislauf mit einem zusätzlichen Wärmetauscher vorgesehen ist, über welchen der Niedertemperatur-Kühlkreislauf und die Batterie kühlerseitig zusätzlich zur Abgabe von Wärme seitens der Batterie bei niedrigen Temperaturen zur Kühlung der Batterie in einem Kühlungsmodus und/oder zur Zufuhr von Wärme zur Vorwärmung der Batterie in einem Vorwärmmodus bzw. beim Kaltstart mit einander thermisch koppelbar sind.
  • Im Betrieb solcher oder ähnlich aufgebauter Kühlvorrichtungen kann es dazu kommen, dass ein Druck eines Kältemittelkreislaufs der Kühlvorrichtung besonders schnell geändert wird. Hierzu wird üblicherweise der Verdichter schlagartig auf eine Mindestdrehzahl reduziert oder ganz abgeschaltet. Soll der Verdichter bzw. die Kühlvorrichtung weiter betrieben werden, ist die Verdichterdrehzahl besonders langsam zu erhöhen, bis der gewünschte Betriebspunkt erreicht werden kann. Während des erneuten Anfahrens des gewünschten Betriebspunkts ist an Kühlstellen, an welchen eine Kühlleistung gefordert bzw. gewünscht ist, diese nicht oder nur unzureichend vorhanden. Ferner kann bei einem schlagartigen Reduzieren einer Kühlstelle oder einer schlagartigen Abschaltung einer Kühlstelle eine Druckspitze im Kältemittelkreislauf der Kühlvorrichtung entstehen, wodurch die Kühlvorrichtung ausfallen kann. Insgesamt betrachtet bedeutet das, dass herkömmliche Kühlvorrichtungen besonders instabil zu betreiben sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung eines Kraftwagens, insbesondere Omnibusses, besonders stabil betreiben zu können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelverdichters in einer Kühlvorrichtung eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelverdichters in einer Kühlvorrichtung eines Kraftwagens bereitgestellt. Die Kühlvorrichtung umfasst zumindest eine, über eine Ventileinrichtung fluidisch mit dem Kältemitteverdichter verbundene Kühlstelle.
  • Um nun die Kühlvorrichtung besonders stabil betreiben zu können, weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte auf. In einem ersten Schritt wird ein momentaner Betriebspunkt der Kühlvorrichtung bestimmt, der von einer Drehzahl des Kältemittelverdichters und einem Öffnungsgrad der Ventileinrichtung abhängig ist. In einem weiteren Schritt wird der Öffnungsgrad der Ventileinrichtung aufgrund einer veränderten Kühlleistungsanforderung an der zumindest einen Kühlstelle verändert, wodurch sich bei zunächst gleichbleibender Drehzahl des Kältemittelverdichters ein Gesamtsystemdruck der Kühlvorrichtung ändert. In einem wieder weiteren Schritt wird die Drehzahl des Kältemittelverdichters eingestellt, um den Gesamtsystemdruck einzustellen, welcher höchstens gleich einem Maximal-Gesamtsystemdruck ist.
  • Mittels der Ventileinrichtung ist die zumindest eine Kühlstelle aktivierbar und deaktivierbar und abhängig von deren Öffnungsgrad, insbesondere stufenlos, betreibbar. Für den Fall, dass mehrere Kühlstellen vorgesehen sind, kann die Ventileinrichtung mehrere Einzelventile umfassen. Dann ist jeder einzelnen Kühlstelle jeweils zumindest ein Einzelventil zugeordnet. Bei einem jeweiligen Einzelventil kann es sich insbesondere um aus dem Stand der Technik bereits bekannte elektronische Expansionsventile (abgekürzt: EEV) handeln.
  • Der momentane Betriebspunkt ist von der Drehzahl des Kältemittelverdichters abhängig. In direktem Zusammenhang mit der Drehzahl des Kältemittelverdichters steht ein Kältemittelmassenstrom, welcher mittels des Kältemittelverdichters einem Wärmetauscher, einem Verdampfer etc. an der zumindest einen Kühlstelle bereitgestellt wird. Je höher der Kältemittelmassenstrom an der entsprechenden Kühlstelle ist, desto höher fällt die Kühlleistung an dieser Kühlstelle aus.
  • Der momentane Betriebspunkt ist des Weiteren von einem Öffnungsgrad der Ventileinrichtung abhängig. Eine besonders wichtige, den Betriebspunkt charakterisierende Größe ist ein Druck im Inneren des Kältemittelkreislaufs, welcher auch als ein Gesamtsystemdruck der Kühlvorrichtung bezeichnet werden kann. Je nachdem, wie hoch der von dem Kältemittelverdichter geförderte Kältemittelmassenstrom ist und wie weit die Ventileinrichtung einen Durchfluss des Kältemittels zulässt, bestimmt sich der Gesamtsystemdruck im Kältemittelkreislauf bzw. in der Kühlvorrichtung. Um dein Überschreiten eins Maximal-Gesamtsystemdrucks zu verhindern, wird bisher üblicherweise der Verdichter schlagartig auf eine Mindestdrehzahl reduziert oder ganz abgeschaltet, was signifikante Einbußen an Kühlleistung mit sich bringt und evtl. Folgeschäden oder Reklamationen an den Kühlstellen nach sich zieht.
  • Mit Überschreiten eines Maximal-Gesamtsystemdrucks würde die Kühlvorrichtung, das heißt beispielsweise der Kältemittelverdichter, die Ventileinrichtung, der Kältemittelkreislauf etc., beschädigt werden, was zu einem Ausfall der Kühlvorrichtung führen könnte. Der Maximal-Gesamtsystemdruck kann beispielsweise aufgrund von eingangs beschriebenen Druckspitzen überschritten werden. Um nun zu verhindern, dass solche Druckspitzen in der Kühlvorrichtung auftreten, wenn die Kühlleistungsanforderung beispielsweise von einem besonders hohen Niveau schlagartig auf ein besonders niedriges Niveau heruntergefahren wird, ist vorgesehen, den Öffnungsgrad der Ventileinrichtung heranzuziehen. Aufgrund von Massenträgheit und anderer bereits bekannter physikalischer Gegebenheiten sowie weiterer Einflussfaktoren auf die Drehzahlregelung des Kältemittelverdichters ist es nämlich normalerweise nicht möglich, die Drehzahl des Kältemittelverdichters ebenso schlagartig zu reduzieren. Das bedeutet, dass die Drehzahl des Kältemittelverdichters auch nach einer Reduzierung der Kühlleistungsanforderungen zumindest zeitweise im Wesentlich konstant bleibt. Wie bereits beschrieben, würde eine nicht veränderte Drehzahl des Kältemittelverdichters und eine gleichzeitige Querschnittsverengung des Kühlmittelkreislaufs mittels der Ventileinrichtung zu einem erhöhten Gesamtsystemdruck führen, welcher den Maximal-Gesamtsystemdruck übersteigen kann. Daher wird abhängig vom Öffnungsgrad der Ventileinrichtung die Drehzahl des Kältemittelverdichters entsprechend reduziert, sodass der Gesamtsystemdruck den Maximal-Gesamtsystemdruck nicht übersteigt. Es ist zu verstehen, dass ein Regeln bzw. Steuern der Kältemittelverdichterdrehzahl nicht allein vom Gesamtsystemdruck abhängig ist, sondern auch vom Öffnungsgrad der Ventileinrichtung. Mit anderen Worten wird ein Öffnungsgrad des elektronischen Expansionsventils bzw. der elektronischen Expansionsventile ausgewertet und anhand eines entsprechenden Auswerteergebnisses die Drehzahl des Kältemittelverdichters geregelt bzw. gesteuert.
  • Hierdurch ist ein besonders stabiler Betrieb der Kühlvorrichtung des Omnibusses gewährleistet, da schlagartige Druckänderungen, insbesondere Druckspitzen, besonders gering ausfallen oder idealerweise vollständig vermieden sind. Das bedeutet, dass die Kühlvorrichtung auch bei einer schlagartig gesunkenen Kühlleistungsanforderung stabil in Betrieb gehalten werden kann, sodass eine konstante Kühlleistungsabgabe an weitere kühlbedürftige Kraftwagenkomponenten sichergestellt ist. Des Weiteren ist durch die Vermeidung von Druckspitzen ein besonders schonender Betrieb der Komponenten der Kühlvorrichtung realisiert, wodurch die Kühlvorrichtung besonders wartungsarm und über eine besonders lange Lebensdauer betreibbar ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Einstellen der Drehzahl des Kältemittelverdichters abhängig von einer Druckdifferenz zwischen einem eingangsseitigen Verdichterdruck und einem ausgangsseitigen Verdichterdruck vorgenommen werden, die höchstens gleich eine Maximal-Druckdifferenz ist. Dies ist insofern vorteilhaft, als der eingangsseitige Verdichterdruck und der ausgangsseitige Verdichterdruck besonders einfach und aufwandsarm gemessen werden können, wodurch die Druckdifferenz besonders einfach gebildet werden kann.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Einstellen der Drehzahl des Kältemittelverdichters anhand eines Kennfelds vorgenommen wird. Es ist dann auf besonders vorteilhafte Art und Weise möglich, bei einer eventuellen Aufrüstung und/oder Modifizierung der Kühlvorrichtung, vorgegebene Größen, wie den Maximal-Gesamtsystemdruck, die Maximal-Druckdifferenz etc., an die aufgerüstete bzw. modifizierte Kühlvorrichtung anzupassen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigt
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftwagens mit einer Kühlvorrichtung; und
    • 2 ein Kennfeld anhand welchem die Kühlvorrichtung betreibbar ist.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Kraftwagen 1, welcher insbesondere als ein Omnibus bzw. Kraftomnibus ausgebildet sein kann, mit einer Kühlvorrichtung 2. Die Kühlvorrichtung 2 weist einen Kältemittelverdichter 3 auf, dessen Verdichterausgang 4 mit einer Eingangsseite 5 eines Verdampfers 6 einer Kühlstelle 7 verbunden ist. Zwischen dem Verdichterausgang 4 und der Eingangsseite 5 des Verdampfers 6 ist eine Ventileinrichtung 8 vorgesehen, welche zumindest ein elektronisches Expansionsventil 9 (abgekürzt: EEV) aufweist. Eine Ausgangseite 10 ist fluidisch mit einem Verdichtereingang 11 verbunden, sodass ein Kältemittelkreislauf etabliert ist, welcher von einem Kältemittel, welches beispielsweise Kohlendioxid (CO2) aufweisen kann, durchströmbar ist.
  • Im vorliegenden Beispiel sind bei dem in 1 gezeigten Omnibus 1 neben der bereits beschriebenen Kühlstelle 7 weitere Kühlstellen 12 und 13 vorgesehen. Beispielsweise kann es sich bei der Kühlstelle 7 um einen Fahrgastinnenraum handeln, während es sich bei der Kühlstelle 12 um einen Fahrerarbeitsplatz und bei der Kühlstelle 13 um einen Batterieraum des Omnibusses 1 handeln kann. Anders ausgedrückt können mittels des einen Kältemittelverdichters 3 die Kühlstellen 7, 12, 13 versorgt werden, wobei jeder Kühlstelle 7, 12, 13 jeweils ein eigener Verdampfer 6 zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann - insbesondere bei der Kühlstelle 13 bzw. bei dem Batterieraum - ein von einem Verdampfer unterschiedlich ausgebildetes Kühlelement, zum Beispiel ein Wasserwärmetauscher, vorgesehen sein. Die Kühlstellen 12, 13 sind, wie in Zusammenhang mit der Kühlstelle 7 beschrieben, jeweils mittels eines der jeweiligen Kühlstelle 12, 13 zugeordneten elektronischen Expansionsventils 9 steuerbar. Das bedeutet, dass die Ventileinrichtung 8 im vorliegenden Beispiel für die drei Kühlstellen 7, 12, 13 drei elektronische Expansionsventile 9 aufweist, wovon jeweils eines der jeweiligen Kühlstelle 7, 12, 13 zugeordnet ist.
  • Das jeweilige elektronische Expansionsventil 9 ist fluidisch in den Kältemittelkreislauf integriert und von einer Geschlossenstellung, in welcher das elektronische Expansionsventil 9 einen Kältemittelmassenstrom zumindest im Wesentlichen vollständig blockiert, über eine Vielzahl von Zwischenstellungen, in welchen der Kältemittelmassenstrom teilweise blockiert bzw. teilweise freigegeben ist, in einer Offenstellung, in welcher das elektronische Expansionsventil 9 den Kältemittelmassenstrom vollständig freigibt, und umgekehrt verstellbar. Das bedeutet, dass mittels des elektronischen Expansionsventils 9 der jeweils diesem zugeordnete Verdampfer 6 bzw. die jeweils diesem zugeordneten Kühlstelle 7, 12, 13 deaktivierbar und aktivierbar sowie stufenlos betreibbar ist.
  • Bei einem Betrieb der Kühlvorrichtung 2, das heißt, werden mittels des Kältemittelverdichters 3 die Verdampfer 6 betrieben, sodass an den Kühlstellen 7, 12, 13 eine Kühlung vorherrscht, kann es vorkommen, dass ein Nutzer des Kraftwagens bzw. Omnibusses 1 weniger als die momentan an der entsprechenden Kühlstelle 7, 12, 13 vorherrschende Kühlleistung anfordert. Beispielsweise kann ein Fahrer des Omnibusses an seinem Fahrerarbeitsplatz, das heißt an der Kühlstelle 12, eine höhere als die momentan vorherrschende Temperatur anfordern, wodurch das entsprechende elektronische Expansionsventil 9 den Kältemittelmassenstrom mehr blockiert oder gar vollständig blockiert. Hieraus resultiert in dem Kältemittelkreislauf eine Druckerhöhung, welche insbesondere als einen Druckspitze ausgebildet sein kann. Aufgrund seiner Massenträgheit, aber auch aufgrund anderer Einflüsse auf die Drehzahlregelung, ist die Kältemittelverdichterdrehzahl zumindest zeitweise nach der Verringerung der Kühlleistungsaufforderung im Wesentlichen konstant. Dies ist jedoch nachteilig, da durch den gestiegenen Gesamtsystemdruck am Verdichtereingang 11 dann nicht vollständig kondensierte Anteile des Kühlmittels vorliegen können, welche in dem Kältemittelverdichter 3 eingesaugt werden können und diesen hierdurch beschädigen können. Infolgedessen kann der Kältemittelverdichter 3 und somit die Kühlvorrichtung 2 vollständig ausfallen. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn mittels der Kühlvorrichtung 2 im Batterieraum 13 eine Traktionsbatterie des Omnibusses 1 zu kühlen ist, mittels welcher der Omnibus 1 in bekannter Weise betreibbar ist. Denn fällt die Kühlvorrichtung 2 vollständig aus, kann die Traktionsbatterie nicht länger gekühlt werden, wodurch die Traktionsbatterie Schaden nehmen könnte und im Extremfall ein weiteres Betreiben, insbesondere ein Fahrbetrieb des Kraftomnibusses 1 verhindert ist.
  • Um also die Kühlvorrichtung des Kraftwagens 1 besonders stabil betreiben zu können, das heißt, um die Kühlvorrichtung 2 bei einer geänderten Kühlleistungsanforderung gegen ein Ausfallen und/oder Abschalten abzusichern, ist vorgesehen, die Kältemittelverdichterdrehzahl nicht länger ausschließlich abhängig von dem Gesamtsystemdruck der Kühlvorrichtung 2 zu ändern, sondern abhängig von einem Öffnungsgrad der Ventileinrichtung 8.
  • Hierzu kann ein Kennfeld 14 zum Einsatz kommen, anhand welchem die Kühlvorrichtung 2 bzw. der Kältemittelverdichter 3 betreibbar ist. Die 2 zeigt das Kennfeld 14. Das Kennfeld 14 weist eine Abszisse 15 auf, welche den Öffnungsgrad der Ventileinrichtung 8 ausdrückt. Ferner weist das Kennfeld 14 eine Ordinate 16 auf, welche die Drehzahl des Kältemittelverdichters 3, also die Kältemittelverdichterdrehzahl, ausdrückt. Ferner sind eine Vielzahl von Isobaren aufgetragen, welche jeweils einen Gesamtsystemdruck 17, 18, 19, 20 sowie einen Maximal-Gesamtsystemdruck 21 ausdrücken. Hierbei ist der Gesamtsystemdruck 18 größer als der Gesamtsystemdruck 17, der Gesamtsystemdruck 19 ist größer als der Gesamtsystemdruck 18 und der Gesamtsystemdruck 20 ist größer als der Gesamtsystemdruck 19. Logischerweise ist der Maximal-Gesamtsystemdruck 21 demnach größer als der Gesamtsystemdruck 20.
  • Bei einem willkürlich gewählten Betriebspunkt 22 der Kühlvorrichtung 2 wird der Kältemittelverdichter 3 unter einer ersten Drehzahl 23 betrieben. Ferner hat die Ventileinrichtung 8 einen ersten Öffnungsgrad 24 inne. Bei dem Öffnungsgrad 24 der Ventileinrichtung 8 kann es ich um einen kumulierten Öffnungsgrad aller elektronischen Expansionsventile 9 handeln, welche in der Kühlvorrichtung 2 eingesetzt sind. Da, wie im vorliegenden Beispiel, mehrere Kühlstellen 7, 12, 13 jeweils fluidisch über ein jeweiliges elektronisches Expansionsventil 9 mit dem Kältemittelverdichter 3 verbunden sind, wird der Gesamtsystemdruck der Kühlvorrichtung 2 durch die drei elektronischen Expansionsventile 9 beeinflusst. Daher ist es sinnvoll, die jeweiligen Öffnungsgrade der einzelnen elektronischen Expansionsventile 9 zu einem Gesamtöffnungsgrad zusammenzufassen, welcher den Gesamtsystemdruck beeinflusst.
  • Sinkt nun eine Kühlleistungsanforderung, beispielsweise im Fahrgastraum, das heißt an der Kühlstelle 7, reduziert die Ventileinrichtung 8 mittels des entsprechenden elektronischen Expansionsventils 9 einen Querschnitt an der Eingangsseite 5 des Verdampfers 6 herunter, sodass weniger Kältemittel zu dem Verdampfer 6 und durch diesen hindurch strömen kann. Insbesondere ist es möglich, dass das entsprechende elektronische Expansionsventil 9 vollständig in dessen Geschlossenstellung erstellt wird, sodass der Kältemittelmassenstrom hin zu dem Verdampfer 6 vollständig unterbunden ist. Im Kennfeld 14 äußert sich dies, indem bei zunächst gleichbleibender Kältemittelverdichterdrehzahl 23 ein neuer, imaginärer Soll-Betriebspunkt 25 eingestellt wird. Der imaginäre Soll-Betriebspunkt 25 ist dann durch einen Öffnungsgrad bzw. Gesamtöffnungsgrad 26 und die Kältemittelverdichterdrehzahl 23 definiert. Im Kennfeld 14 befindet sich der imaginäre Soll-Betriebspunkt 25 an einer Schnittstelle der parallel zur Ordinate 16 verlaufenden, den neuen Öffnungsrad 26 schneidenden Gerade und einer parallel zur Abszisse verlaufenden, die Kältemittelverdichterdrehzahl 23 schneidenden Gerade. Jedoch liegt dieser imaginäre Soll-Betriebspunkt 25 im Kennfeld 14 linksseitig des Maximal-Gesamtsystemdrucks 21. Anders ausgedrückt befindet sich der imaginäre Soll-Betriebspunkt 25 in einem Druckbereich, in welchem die Kühlvorrichtung 2 mit einem höheren als dem Maximal-Gesamtsystemdruck 21 betrieben werden müsste. Hierdurch würde die Kühlvorrichtung 2 bzw. der Kältemittelverdichter 3 Gefahr laufen, beschädigt zu werden.
  • Es ist daher zu vermeiden, dass dieser imaginäre Soll-Betriebspunkt 25 in der Realität bei der Kühlvorrichtung 2 zum Einsatz gelangt. Daher wird die Drehzahl des Kältemittelverdichters 3 abhängig vom Öffnungsgrad der Ventileinrichtung 8 gesteuert bzw. eingestellt. Für den eben beschriebenen Sachverhalt, bei welchem an der Kühlstelle 7 ein reduzierter Kühlleistungsbedarf herrscht, bedeutet das, dass die Kältemittelverdichterdrehzahl gemäß dem Kennfeld 14 an den neuen Öffnungsgrad 26 angepasst wird, sodass ein tatsächlicher Betriebspunkt 27 rechtsseitig des Maximal-Gesamtsystemdrucks oder maximal auf der den Maximal-Gesamtsystemdruck 21 ausdrückenden Isobaren liegt. Genauer gesagt wird die Kältemittelverdichterdrehzahl 23 abgebremst, sodass eine neue Kältemittelverdichterdrehzahl 28 vorherrscht, welche in Zusammenspiel mit dem neuen Öffnungsgrad 26 den tatsächlichen Betriebspunkt 27 bestimmt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Kühlvorrichtung 2 keinen oder besonders geringen schlagartigen Druckänderungen, insbesondere Druckspitzen unterworfen ist.
  • Auf analoge Weise kann der Kältemittelverdichter 3 mittels des zuvor vorgestellten Verfahrens betrieben werden, mit dem Unterschied, dass ein Kennfeld 29 zum Einsatz kommt, welches die den Öffnungsgrad ausdrückende Abszisse und die die Kältemittelverdichterdrehzahl ausdrückende Ordinate 16 aufweist. Ferner sind in das Kennfeld 29 Druckdifferenzen 30, 31, 32, 33, 34 eingetragen, welche zwischen dem Verdichterausgang 4 und dem Verdichtereingang 11 ermittelt, beispielsweise gemessen werden. Ein Betreiben des Kältemittelverdichters 3 erfolgt dann auf analoge Weise, wie in Zusammenhang mit dem Kennfeld 14 beschrieben.
  • Insgesamt zeigt die Erfindung, wie die Kühlvorrichtung 2 des Kraftwagens 1 besonders stabil und ausfallsicher betrieben werden kann. Eine bisherige Verdichterdrehzahlregelung beruht auf einer Leistungsanforderung in Abhängigkeit von Soll- und Ist-Temperaturen eines Fahrzeuginnenraums, während der Öffnungsgrad der elektronischen Expansionsventile 9 nach einer Erwärmung des Kältemittels am Verdichtereingang 11 geregelt wird. Jedoch stehen diese Größen in keinerlei Verbindung zueinander. Daher versuchen bekannte Regelungsmechanismen, den Systemdruck durch eine Regelung der Drehzahl des Kältemittelverdichters 3 im zulässigen Bereich zu halten. Jedoch wirkt sich die Verdichterdrehzahlreduzierung zu langsam auf den Gesamtsystemdruck aus. Daher findet, wie vorgeschlagen, eine Drehzahlbegrenzung der Kältemittelverdichterdrehzahl anhand des Öffnungsgrades, insbesondere anhand des Kennfelds 14 bzw. anhand des Kennfelds 29 statt. Sollten also beispielsweise die hierin lediglich beispielhaft dargestellten drei Kühlstellen 7, 12, 13 gleichzeitig jeweils eine hohe Kühlleistung erfordern, kann ein stabiler Betrieb der Kühlvorrichtung 2 gewährleistet werden, auch wenn eine oder mehrerer Kühlstellen eine Kühlleistungsanforderung reduzieren. Es kann des Weiteren sichergestellt werden, dass weiterhin zu kühlende Fahrzeugbereiche, zum Beispiel der Fahrerarbeitsplatz im Kühlbereich 12 und/oder die Traktionsbatterie im Batterieraum 13 mit konstanter Kühlleistungsabgabe gekühlt werden. Ein häufiges, prinzipbedingt besonders langsames Reagieren und damit verbundenes Herunter- und/oder Hochfahren der Kühlvorrichtung 2 bzw. des Kältemittelverdichters 3 kann somit ebenfalls verhindert werden. Des Weitern können die Bauteile der Kühlvorrichtung 2 durch die Vermeidung der Druckspitzen besonders schonend betrieben werden, sodass die Kühlvorrichtung 2 besonders wartungsarm ausgebildet sein kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007004979 A1 [0002]

Claims (3)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelverdichters (3) in einer Kühlvorrichtung (2) eines Kraftwagens (1), welche zumindest eine, über eine Ventileinrichtung (8, 9) fluidisch mit dem Kältemittelverdichter (3) verbundene Kühlstelle (7, 12, 13) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bestimmen eines momentanen Betriebspunktes (22) der Kühlvorrichtung (2), der von einer Drehzahl (23) des Kältemittelverdichters (3) und einem Öffnungsgrad (24) der Ventileinrichtung (8, 9) abhängig ist; - Verändern des Öffnungsgrades (23) der Ventileinrichtung (8, 9) aufgrund einer veränderten Kühlleistungsanforderung an der zumindest einen Kühlstelle (7, 12, 13), wodurch sich bei zunächst gleichbleibender Drehzahl (23) des Kältemittelverdichters (3) ein Gesamtsystemdruck (17, 18, 19, 20) der Kühlvorrichtung (2) ändert; - Einstellen der Drehzahl (23, 28) des Kältemittelverdichters (3) abhängig vom Öffnungsgrad (24, 26) der Ventileinrichtung (8, 9), um den Gesamtsystemdruck (17, 18, 19, 20) einzustellen, welcher höchstens gleich einem Maximal-Gesamtsystemdruck (21) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Drehzahl (23, 28) des Kältemittelverdichters (2) abhängig von einer Druckdifferenz (30, 31, 32, 33, 34) zwischen einem eingangsseitigen Verdichterdruck und einem ausgangsseitigen Verdichterdruck vorgenommen wird, die höchstens gleich einer Maximal-Druckdifferenz (34) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Drehzahl (23, 28) des Kältemittelverdichters (2) anhand eines Kennfeldes (14, 29) vorgenommen wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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