DE102020122242A1

DE102020122242A1 - Verfahren zum Umschalten von Betriebszuständen einer Kälteanlage eines Kraftfahrzeugs, Kälteanlage und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020122242A1
Application number: DE102020122242.4A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schroeder; Christian Rebinger; Helmut Rottenkolber; Ingmar Bruder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-03-03

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; wenigstens einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen als Wärmequelle wirkenden weiteren Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister (26), der im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; mehrere steuerbare oder/und regelbare Ventileinrichtungen (A1-A5, AE1-AE4); eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kälteanlage in unterschiedliche Betriebszustände einzustellen; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:Betreiben der Kälteanlage (10) in einem ersten Betriebszustand (BZ 1); Auswählen von wenigstens einer Ventileinrichtung (A1-A5, AE1-AE4), die in eine für den zweiten Betriebszustand erforderliche Ventilstellung verstellt werden soll; Verstellen der ausgewählten Ventileinrichtung (A1-A5, AE1-AE4) in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung, wobei bei mehreren ausgewählten Ventileinrichtungen (A1-A5, AE1-AE4) die Ventileinrichtungen zu unterschiedlichen Einstellzeitpunkten (t) verstellt werden, und wobei zu einem ersten Einstellzeitpunkt (t=1) zunächst eine Ventileinrichtung (A2, A5) verstellt wird, deren Verstellung in die für den zweiten Betriebszustand (BZ 2) erforderliche Stellung keine oder geringfüge Druckänderungen oder/und Temperaturänderungen im Kältemittelkreislauf des noch aktiven ersten Betriebszustands (BZ 1) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kälteanlage umfasst: einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist; wenigstens einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist; wenigstens einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist; wenigstens einen als Wärmequelle wirkenden weiteren Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, der im Sekundärstrang angeordnet ist; mehrere steuerbare oder/und regelbare Ventileinrichtungen; und eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kälteanlage in unterschiedliche Betriebszustände einzustellen, wobei die Kälteanlage in einem ersten Betriebszustand betrieben wird.
Beispiele für Betriebsverfahren von Kälteanlagen sind bekannt aus der DE 10 2017 213 973 A1 , DE 10 2016 005 782 A1 und DE 10 2012 217 980 A1 . Die am Anmeldetag noch nicht veröffentlichte DE 10 2019 205 901.5 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen- und Wärmepumpen-Betrieb betreibbaren Kältem ittelkreislauf.
Bei Kälteanlagen mit Wärmepumpenfunktion ist es möglich, eine Vielzahl von unterschiedlichen Systemkonfigurationen einzustellen und das System bzw. die Kälteanlage in unterschiedlichen Funktionen bzw. Betriebszuständen zu betrieben. Bei den bislang bekannten Betriebsverfahren gehen Konfigurationswechsel bzw. Betriebszustandswechsel üblicherweise einher mit einem Einbruch der Drucklagen bzw. Druckverhältnisse in der Kälteanlage, insbesondere weil der Kältemittelverdichter temporär ausgeschaltet oder sehr stark in seiner Leistung (Drehzahl) reduziert wird. Dies führt zu einer zumindest temporären Komforteinbuße durch Heiz- bzw. Kälteleistungsreduktion und ggf. Geruchsentwicklung aufgrund ausbleibender Entfeuchtung eines Kabinenzuluftstroms. Fernern können durch das temporäre Aussetzen der Entfeuchtung Scheiben im Kraftfahrzeug beschlagen. Die Kälteanlage muss nach Umstellung der Konfiguration sozusagen nochmals neu anlaufen, weil der Kältemittelverdichter wieder neu gestartet bzw. seine Drehzahl wieder hochgefahren werden muss. Dies ist energetisch ineffizient, weil ein notwendiger Hochdruck in der Kälteanlage (mehrfach) erneut aufgebaut werden muss, obwohl er davor schon einem erreicht worden ist.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage anzugeben, bei dem die obigen Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird also ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kälteanlage umfasst: einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist;
wenigstens einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist;
wenigstens einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist;
wenigstens einen weiteren als Wärmequelle wirkenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, der im Sekundärstrang angeordnet ist; mehrere steuerbare oder/und regelbare Ventileinrichtungen;
eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kälteanlage in unterschiedliche Betriebszustände einzustellen.
Dabei ist vorgesehen, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Betreiben der Kälteanlage in einem ersten Betriebszustand;
Feststellen eines erforderlichen Wechsels in einen zweiten Betriebszustand; Beibehalten des Betriebs des Kältemittelverdichters;
Auswählen von wenigstens einer Ventileinrichtung, die in eine für den zweiten Betriebszustand erforderliche Ventilstellung verstellt werden soll, Verstellen der ausgewählten Ventileinrichtung in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung,
wobei bei mehreren ausgewählten Ventileinrichtungen die Ventileinrichtungen zu unterschiedlichen Einstellzeitpunkten verstellt werden, und wobei zu einem ersten Einstellzeitpunkt zunächst eine Ventileinrichtung verstellt wird, deren Verstellung in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung keine oder geringfüge Druckänderungen oder/und Temperaturänderungen im Kältemittelkreislauf des noch aktiven ersten Betriebszustand bewirkt.
Durch dieses Vorgehen beim Wechsel von einem ersten zu einem zweiten Betriebszustand treten kaum Veränderungen im Drucklagenniveau auf. Mit anderen Worten kann ein bereits aufgebauter Hochdruck beibehalten werden und muss nicht erneut aufgebaut werden.
Bei dem Beibehalten des Betriebs des Kältemittelverdichters kann die Leistung, insbesondere die Drehzahl, des Kältemittelverdichters auf einen Wechselwert eingestellt werden, der kleiner als ein Wechselgrenzwert ist. Dabei kann der Wechselgrenzwert im Wesentlichen der Leistung, insbesondere Drehzahl, entsprechen, mit welcher der Kältemittelverdichter im ersten Betriebszustand betrieben wird, insbesondere zum Zeitpunkt des Feststellens eines erforderlichen Wechsels in einen zweiten Betriebszustand. Der Wechselgrenzwert kann beispielsweise in einem Bereich von 70% bis 100% der Leistung bzw. Drehzahl liegen, mit welcher der Kältemittelverdichter im ersten Betriebszustand betrieben wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die für den ersten Betriebszustand aufgebaute Hochdrucklage nicht oder nur wenige reduziert wird, so dass eine energetisch effiziente, aber auch für die Passagiere komfortneutrale Umschaltung in den zweiten Betriebszustand ermöglicht ist.
Bei dem Verfahren kann zu einem zweiten oder/und zu wenigstens einem weiteren Einstellzeitpunkt eine Ventileinrichtung in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung verstellt werden, so dass eine Druckänderung oder/und eine Temperaturänderung oder/und eine Strömungsänderung in einem betreffenden Kältemittelleitungsabschnitt erzeugt wird.
Dabei können zum zweiten oder/und zu dem wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt mehrere Ventileinrichtungen gleichzeitig oder nacheinander verstellt werden.
Bei dem Verfahren kann ein im ersten Betriebszustand inaktiver Kältemittelleitungsabschnitt durch Verstellen einer betreffenden Ventileinrichtung mit Kältemittel insbesondere gezielt bzw. kontrolliert geflutet werden, so dass sich in dem betreffenden Kältemittelleitungsabschnitt eine gewünschte Drucklage einstellt. Dabei kann das Fluten des betreffenden Kältemittelleitungsabschnitts abgeschlossen werden, wenn an wenigstens zwei Druck- oder/und Temperatursensoren der Kälteanlage ein vergleichbares Druckniveau, insbesondere ein Druckausgleich, erfasst wird. Anders ausgedrückt kann auch davon gesprochen werden, dass das Fluten abgeschlossen werden kann, wenn zumindest zwei erfasste Drucksignale ein im Wesentlichen gleiche bzw. vergleichbare Druckniveau zurückgeben.
Hierdurch wird sichergestellt, dass bei weiterhin betriebenem Kältemittelverdichter ein sanfter Übergang von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand ermöglicht wird.
Bei dem Verfahren kann eine Ventileinrichtung, die im zweiten Betriebszustand einer Ventilregelung durch die Steuereinheit unterliegt, zum zweiten oder/und wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt auf einen für die Ventilregelung des zweiten Betriebszustandes erforderliche Initialstellung eingestellt werden. Dabei bildet eine Initialstellung eine Ausgangsstellung, von der aus die spätere Regelung der Ventileinrichtung erfolgt. Eine solche Initialstellung kann beispielsweise zunächst eine teilweise geöffnete Stellung sein, die unter der Regelung im zweiten Betriebszustand weiter geöffnet oder geschlossen werden kann.
Bei dem Verfahren kann ein gleichzeitiges Verstellen von wenigstens zwei Ventileinrichtungen zu dem zweiten oder/und wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt so ausgeführt werden, insbesondere von der Steuereinrichtung geregelt werden, dass eine insgesamt zur Verfügung stehende Strömungsquerschnittsfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Dabei kann ein synchrones Verfahren von Ventileinrichtungen in Abhängigkeit von jeweiligen Ventilkennlinien abgestimmt werden. Betrachtet man beispielsweise eine Momentaufnahme mit zwei zu verstellenden Ventileinrichtungen, in der eine erste Ventileinrichtung eine Strömungsquerschnittsfläche von 20% der gesamten Strömungsquerschnittsfläche freigibt und in der eine zweite Ventileinrichtung eine Strömungsquerschnittsfläche von 80% der gesamten Strömungsquerschnittsfläche freigibt, können die beiden Ventileinrichtungen weiter derart geöffnet bzw. geschlossen werden, dass in Summe üblicherweise die gesamte Strömungsquerschnittsfläche (100%) konstant beibehalten wird. Wird also beispielsweise die erste Ventileinrichtung weiter geschlossen, beispielswiese auf 10% der Strömungsquerschnittsfläche, erfolgt an der zweiten Ventileinrichtung eine weitere Öffnung auf 90% Strömungsquerschnittsfläche.
Die betreffenden Ventileinrichtungen können dabei mit gleicher Verfahrgeschwindigkeit eingestellt werden oder über eine getaktete Schritteinstellung eingestellt werden. Dies hängt insbesondere auch davon ab, welche Arten von Ventileinrichtungen gleichzeitig eingestellt werden müssen.
Bei dem Verfahren kann eine für den zweiten Betriebszustand erforderliche Regelung durch die Steuereinheit freigegeben werden, sobald alle ausgewählten Ventileinrichtungen in ihre für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung eingestellt sind.
Bei dem Verfahren kann schließlich die Leistung, insbesondere der Volumenstrom, bspw. realisiert über die Drehzahl oder ein Regelventil des Kältemittelverdichters bei Bedarf im zweiten Betriebszustand wieder frei, insbesondere auch über den Wechselgrenzwert, eingestellt werden.
Durch das oben beschriebene Verfahren ist es möglich, eine Kälteanlage energetisch effizient zwischen zwei verschiedenen Betriebszuständen zu verstellen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren ganz allgemein für beliebige Umstellungen einsetzbar ist, bei denen durch Verstellung von weinigsten einer Ventileinrichtung ein anderer Betriebszustand ermöglicht wird. Das Verfahren kann beim Betrieb einer Kälteanlage selbstverständlich wiederholt durchgeführt werden. Es wird diesbezüglich darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen erster und zweiter Betriebszustand allgemein zu verstehen sind und keine Einschränkung dahingehend darstellen, dass mit einer Kälteanlage nur zwei Betriebszustände möglich sind. Vielmehr wird damit ausgedrückt, dass bei einer Kälteanlage, bei der beispielsweise zehn verschiedene Betriebszustände bzw. Betriebsmodi möglich sind, das Verfahren jeweils anwendbar ist bzw. angewendet wird, wenn von einem der zehn Betriebszustände in einen anderen Betriebszustand umgestellt wird.
Eine Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion eines Kraftfahrzeugs umfasst: einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist;
wenigstens einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist;
wenigstens einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist; wenigstens einen als Wärmequelle wirkenden weiteren Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, der im Sekundärstrang angeordnet ist; mehrere steuerbare oder/und regelbare Ventileinrichtungen;
eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kälteanlage in unterschiedliche Betriebszustände einzustellen.
Dabei ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung das Verfahren wiederholt durchführen.
Ein Kraftfahrzeug kann mit einer solchen Kälteanlage ausgestattet sein. Dabei kann es sich bei dem Kraftfahrzeug insbesondere um ein Elektrofahrzeug handeln. Bei einem Elektrofahrzeug kann der effiziente Betrieb der Kälteanlage zu Stromeinsparungen führen, so dass hierdurch eine größere Reichweite des Elektrofahrzeugs erzielt werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:

1 ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug;
2 eine tabellarische Aufstellung einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens, insbesondere mittels der in 1 beschriebenen Kälteanlage, beim Umschalten von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand;
3 eine tabellarische Aufstellung einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens, insbesondere mittels der in 1 beschriebenen Kälteanlage, beim Umschalten von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand.

In 1 ist eine Ausführungsform einer Kälteanlage 10 für ein Kraftfahrzeug schematisch und vereinfacht dargestellt. Die Kälteanlage 10 umfasst einen Kältemittelkreislauf 11, der sowohl in einem Kälteanlagenbetrieb (kurz auch AC-Betrieb genannt), als auch in einem Wärmepumpenmodus betrieben werden kann. Die Kälteanlage 10 umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen Kältemittelverdichter 12, einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager 18, einen inneren Wärmeübertrager 20, einen Verdampfer 22 und einen . Kältemittelsammler bzw. Akkumulator 24. Der äußere Wärmeübertrager 18 kann als Kondensator oder Gaskühler ausgebildet sein.
Insbesondere ist der äußere Wärmeübertrager 18 in der dargestellten Ausführungsform bidirektional durchströmbar.
Der Verdampfer 22 ist hier beispielhaft als Frontverdampfer für ein Fahrzeug gezeigt. Der Verdampfer 22 steht stellvertretend auch für weitere in einem Fahrzeug mögliche Verdampfer, wie beispielsweise Fondverdampfer, die strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet sein können. Mit anderen Worten umfasst die Kälteanlage 10 also wenigstens einen Verdampfer 22.
Stromabwärts des Verdichters 12 ist ein Absperrventil A4 angeordnet. Stromaufwärts des Verdampfers 22 ist ein Expansionsventil AE2 vorgesehen.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf 11 der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum äußeren Wärmeübertrager 18, zum inneren Wärmeübertrager 20 und zum Verdampfer 22 als Primärstrang 14 bezeichnet.
Die Kälteanlage 10 umfasst einen weiteren als Wärmequelle wirkenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister 26 (auch als Heizkondensator oder Heizgaskühler bezeichnet). Stromaufwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A3 angeordnet. Stromabwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A1 angeordnet. Ferner ist stromabwärts des Heizregisters 26 ein Expansionsventil AE4 angeordnet.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum Heizregister 26, zum Expansionsventil AE4 und zu einem Abzweig Ab2 als Sekundärstrang 16 bezeichnet. Der Sekundärstrang 16 umfasst einen Heizzweig 16.1, der sich von dem Absperrventil A3 über das Heizregister 26 zum Absperrventil A1 erstreckt. Weiter umfasst der Sekundärstrang 16 einen Nachheizzweig bzw. Reheat-Zweig 16.2, der stromaufwärts mit dem Heizregister 26 und stromabwärts mit dem äußeren Wärmeübertrager 5 fluidverbindbar ist. Dabei mündet der Sekundärstrang 16 bzw. der Reheat-Zweig 16.2 bei einem Abzweigpunkt Ab2 in den Primärstrang 14.
Die Kälteanlage 10 umfasst einen weiteren Verdampfer bzw. Chiller 28. Der Chiller 28 ist strömungstechnisch parallel zum Verdampfer 22 vorgesehen. Der Chiller 28 kann beispielsweise zur Kühlung einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs dienen, aber auch zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme von wenigstens einer elektrischen Komponente. Dem Chiller 28 ist stromaufwärts ein Expansionsventil AE1 vorgeschaltet.
Die Kälteanlage 10 kann auch ein elektrisches Heizelement 30 aufweisen, das beispielsweise als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführt ist. Das elektrische Heizelement 30 dient als Zusatzheizer für einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 zusammen mit dem Heizregister 26 und dem Verdampfer 22 in einem Klimagerät 32 untergebracht sein. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 dem Heizregister 26 nachgeschaltet angeordnet sein.
In der 1 sind ferner noch Rückschlagventile R1 und R2 ersichtlich. Ferner sind auch einige Sensoren pT1 bis pT5 zur Erfassung von Druck oder/und Temperatur des Kältemittels dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Sensoren bzw. deren Anordnung hier nur beispielhaft gezeigt ist. Eine Kälteanlage 10 kann auch weniger oder mehr Sensoren aufweisen. Im gezeigten Beispiel sind als Sensoren kombinierte Druck-/Temperatursensoren pT1 bis pT5 gezeigt. Es ist aber genauso denkbar, dass voneinander getrennte Sensoren für die Messung von Druck bzw. Temperatur eingesetzt werden und ggf. auch räumlich voneinander getrennt entlang den Kältemittelleitungen angeordnet sind.
Die Kälteanlage 10 kann in unterschiedlichen Modi betrieben werden, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 11 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittelverdichter 12 bei offenem Absperrventil A4 in den äußeren Wärmeübertrager 18. Von dort strömt es zu dem Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 20 und dem vollständig geöffneten Expansionsventil AE3. Über einen Abzweigpunkt Ab1 kann das Kältemittel zum Expansionsventil AE2 und in den Innenraum-Verdampfer 22 strömen (Verdampferabschnitt 22.1). Parallel oder alternativ kann das Kältemittel über einen Abzweigpunkt Ab4 und das Expansionsventil AE1 in den Chiller 28 strömen (Chillerabschnitt 28.1). Aus dem Verdampfer 22 oder/und dem Chiller 28 strömt das Kältemittel niederdruckseitig in den Sammler 24 und durch den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 20 zurück zum Verdichter 12.
In dem AC-Betrieb ist der Heizzweig 16.1 bzw. der Sekundärstrang 16 mittels des Absperrventils A3 abgesperrt, so dass heißes Kältemittel nicht durch das Heizregister 26 strömen kann. Zur Rückholung von Kältemittel aus dem inaktiven Heizzweig 16.1 kann das als Absperrventil ausgebildete Absperrorgan A5 geöffnet werden, so dass das Kältemittel über das Absperrorgan A5 und das Rückschlagventil R2, bei gleichzeitig geschlossenem Absperrorgan A2, in Richtung des Sammlers 24 strömen kann.
Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 11 wird das Absperrventil A4 geschlossen und das Absperrventil A3 geöffnet, so dass heißes Kältemittel in den Heizzweig 16.1 strömen kann.
Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 28 zur Realisierung eines Wasser-Wärmepumpenbetriebs strömt das mittels des Kältemittelverdichters 12 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrventil A3 in das Heizregister 26 . Am Heizregister 26 wird Wärme an einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L abgegeben. Das Kältemittel strömt anschließend über das geöffnete Absperrventil A1 und den Abzweigpunkt Ab1. Es wird mittels des Expansionsventils AE1 in den Chiller 28 zur Aufnahme von Abwärme der in einem Kühlmittelkreislauf 28.2 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind die Expansionsventile AE3 und AE4 geschlossen, das Absperrventil A5 geschlossen und das Absperrventil A2 geöffnet. Dabei kann über das Absperrventil A2 im Wasser-Wärmepumpenbetrieb ausgelagertes Kältemittel aus einem Bidirektionalzweig 14.1 bzw. dem Primärstrang 14 abgesaugt und über das Rückschlagventil R2 dem Sammler 24 zugeführt werden.
Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Wärmeübertragers 18 als Wärmepumpenverdampfer strömt das mittels des Kältemittelverdichters 12 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrventil A3 zur Abgabe von Wärme an einen Zuluftstrom L in das Heizregister 26. Anschließend wird es über das geöffnete Absperrventil A1 mittels des Expansionsventils AE3 in den äußeren Wärmeübertrager 18 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt. Danach strömt das Kältemittel über einen Wärmepumpenrückführzweig 15 zum Sammler 24 und zurück zum Kältemittelverdichter 12. Die Expansionsventile AE1, AE2 und AE4 bleiben dabei, ebenso wie das Absperrventil A5, geschlossen.
Eine indirekte Dreiecksschaltung kann dadurch realisiert werden, dass bei geöffnetem Absperrventil A1 das von dem Kältemittelverdichter 12 verdichtete Kältemittel mittels des Expansionsventils AE1 in den Chiller 28 entspannt wird, wobei gleichzeitig kühlmittelseitig, also in dem Kühlmittelkreislauf 28.2 kein Massenstrom erzeugt wird, also bspw. das als Kühlmittel verwendete Fluid, wie etwa Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch, auf der Kühlmittelseite des Chillers 28 stehen bleibt bzw. der Chiller 28 nicht aktiv von Kühlmittel durchströmt wird. Die Expansionsventile AE2, AE3 und AE4 bleiben bei dieser Schaltvariante geschlossen.
Bei einem Nachheiz- bzw.- Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Verdampfers 22 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet. Mit der auf das Kältemittel durch Verdampfung und Entfeuchtung übertragenen Wärme sowie der dem Kältemittel über den Verdichter 12 zugeführten Wärme kann der Zuluftstrom L mittels des Heizregisters 26 vollständig oder zumindest teilweise wieder erwärmt werden.
Hierzu weist die Kälteanlage 10, insbesondere das Klimagerät 32, zwischen dem Verdampfer 22 und dem Heizregister 26 einstellbare, insbesondere steuerbare und schwenkbare, Temperaturklappen 34 auf. Im dargestellten Beispiel sind eine linke und eine rechte Temperaturklappe 34L und 34R (in 1 schematisch dargestellt) angeordnet. Die Temperaturklappen 34L, 34R können zwischen einer Offenposition, die als 100%-Position bezeichnet wird, und einer Schließposition, die als 0%-Position bezeichnet wird, eingestellt bzw. verschwenkt/ verfahren werden. Alternativ ist es auch möglich, die Temperaturklappen 34R, 34L dem Heizregister 26 nachzuschalten.
In der 100%-Position wird der gesamte den Verdampfer 22 durchströmende Zuluftstrom L über das Heizregister 26 geführt und erwärmt, bevor dieser in den Fahrgastraum des Fahrzeugs strömen kann. In der 0%-Position strömt der gesamte den Verdampfer 22 durchströmende Zuluftstrom L im Bypass um das Heizregister 26 ohne Erwärmung und damit ohne Wärmeaufnahme in den Fahrgastraum.
In einer x-Position der Temperaturklappen 34L und 34R mit 0 % < x < 100 % sind diese Temperaturklappen nur teilweise geöffnet, so dass jeweils nur ein Teilluftstrom des den Verdampfer 22 durchströmenden Zuluftstroms L über das Heizregister 26 geführt wird. Dieser erwärmte Teilluftstrom kann anschließend dem verbleibenden, gekühlten und entfeuchteten Teilluftstrom beigemischt werden. Der in dieser Weise erwärmte Zuluftstrom L wird dem Fahrgastraum des Fahrzeugs zugeführt. Beispielhaft zeigt eine 50 %-Position an, dass die Temperaturklappen 34R und 34L nur halb, also 50 % geöffnet sind.
Ein Nachheiz- bzw. Reheat-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 11 bzw. der Kälteanlage 10 wird in Abhängigkeit der Wärmebilanz auf unterschiedliche Weise durchgeführt.
Nachfolgend wird ein Verfahren für den Betrieb der Kälteanlage anhand tabellarischer Aufstellungen in den 2 und 3 unter Bezugnahme auf die in 1 dargestellte Kälteanlage 10 und ihrer Komponenten beispielhaft erläutert. Ein solches Betriebsverfahren ist üblicherweise in einem Steuergerät für die Kälteanlage bzw. für die Klimatisierung in einem Fahrzeug als Steuerprogramm umgesetzt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die tabellarische Übersicht in 2 ein Umschalten von einem ersten Betriebszustand BZ 1, hier beispielhaft ein sogenannter Kühlbetrieb (AC-EVP), in einen zweiten Betriebszustand BZ 2, hier beispielhaft ein sogenannter Reheat III (RH III), beschrieben.
In 2A sind der erste Betriebszustand BZ 1 zum Zeitpunkt t=0 und der Betriebszustand BZ 2 zum (End-)Zeitpunkt t=5 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Ventileinrichtungen A3, A4, A5 und AE4 im zweiten Betriebszustand BZ 2 anders eingestellt sind als im ersten Betriebszustand BZ 1. Dies ist auch durch den Fettdruck und die Hinterlegung mit einem Punktmuster in 2A hervorgehoben.
In 2B sind für die Ventileinrichtungen A1 bis A5 und AE1 bis AE4 sowie den Kältemittelverdichter 12 (KMV) Schaltzustände ausgehend vom ersten Betriebszustand BZ 1 bei t=0 zum zweiten Betriebszustand BZ 2 bei t=5 dargestellt, wobei auch zwischenzeitliche Zustände zu den Zeitpunkten t=2, t=3 und t=4 dargestellt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Unterteilung in sechs Zeitpunkte t=0 bis t=5 rein beispielhaft ist, es ist auch denkbar, dass mehr oder weniger unterschiedliche Zeitpunkte vorgesehen werden, um einen Umschaltvorgang von dem ersten Betriebszustand BZ1 zu dem zweiten Betriebszustand BZ 2 durchzuführen.
Ergänzend sei erwähnt, dass die in den Überschriften der jeweiligen Tabellen in 2A bzw. 3A gewählten Abkürzungen O und C für die Schaltzustände Open (offen) und Close (geschlossen) stehen. Ctrl (Control) deutet den geregelten Betrieb an.
Bei dem Verfahren wird die Kälteanlage 10 also zunächst in dem ersten Betriebszustand BZ 1, hier im Kühlmodus AC-EVP, betrieben. Basierend auf insbesondere laufend überwachte Systemparameter wird während des Betriebszustands BZ 1 festgestellt, dass ein Wechsel in einen zweiten Betriebszustand BZ 2, hier ein beispielhaft gewählter Nachheiz-Betriebszustand Reheat III (RH 3), erforderlich ist.
Der Kältemittelverdichter 12 (KMV) wird im ersten Betriebszustand BZ 1 geregelt betrieben, was durch ctrl in der Spalte t=0 angedeutet ist. Der Betriebszustand des Kältemittelverdichters wird nun beim Umstellen in den zweiten Betriebszustand BZ 2 beibehalten. Dabei wird beispielhaft die Drehzahl des Kältemittelverdichters 12 bzw. ein vom Kältemittelverdichter 12 erzeugter Volumenstrom auf einen im Wesentlichen konstanten Wert fest eingestellt bzw. fixiert. Dieses Beibehalten des Betriebspunktes des Kältemittelverdichters 12 erfolgt ab dem Zeitpunkt t=1.
Das Einstellen auf einen im Wesentlichen konstanten Wert ist dabei nicht auf einen einzelnen exakten Werte beschränkt, sondern kann auch einen Wertebereich bzw. ein Intervall umfassen, innerhalb dessen Grenzen das Beibehalten des Betriebszustands des Kältemittelverdichters erreicht wird. Rein beispielhaft könnte ein drehzahlgeregelter Kältemittelverdichter also auf eine Drehzahl von 5000 min^-1 (rpm) eingestellt werden oder innerhalb eines beispielhaften Wertebereichs bzw. Intervalls von +/- 100 Umdrehungen eingestellt werden, also etwa 4900 bis 5100 Umdrehungen, wobei dieses Zahlenbeispiel rein illustrativ ist und nicht einschränkend zu verstehen ist. Insoweit umfasst das hier beschriebene „fest einstellen“ bzw. „fixieren“ auch eine Einstellung innerhalb von oberen/unteren Grenzwerten, also innerhalb eines Intervalls.
Bei dem Verfahren wird weiterhin wenigstens eine Ventileinrichtung ausgewählt, die in eine für den zweiten Betriebszustand erforderliche Ventilstellung verstellt werden soll. Im gezeigten Beispiel werden auf Grundlage des zu erreichenden zweiten Betriebszustands BZ 2 (RH III) die Ventileinrichtungen A3, A4, A5 und AE4 ausgewählt, weil diese umgestellt werden müssen.
Die ausgewählten Ventileinrichtungen A3, A4, A5 und AE4 werden anschließend in die für den zweiten Betriebszustand BZ 2 erforderliche Stellung verstellt. Weil im gezeigte Beispiel mehrere Ventileinrichtungen A3, A4, A5 und AE4 zu verstehen sind, erfolgt in vorteilhafter Weise deren individuelle Verstellung zu unterschiedlichen Einstellzeitpunkten t=1 bis t=5, was in der 2B illustriert ist, um auf diese Weise mögliche Quereinflüsse, bedingt durch die Verstellung der Ventile, auf das Systemverhalten möglichst gering zu halten.
Bei einem ersten Einstellzeitpunkt (t=1) wird zunächst das Absperrventill A5 verstellt, wobei dessen Verstellung in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung (0%) keine oder geringfüge Druckänderungen oder/und Temperaturänderungen im Kältemittelkreislauf des noch aktiven ersten Betriebszustand (AC-EVP) bewirkt. Durch das Schließen des Absperrventils A5 wird eine Absaugung aus dem Sekundärstrang 16 beendet.
Ganz allgemein können in dieser Phase der Umstellung der Betriebszustände zunächst alle unkritischen Ventile verstellt werden, wobei als unkritische Ventile insbesondere solche angesehen werden können, deren Aufgabe bspw. nur im Absaugen eines Stranges liegt und die keinen direkten Einfluss auf die Verschaltung für einen bestimmten Betriebszustand haben.
Ferner wird zum Zeitpunkt t=1 auch der Kältemittelverdichter 12 auf einem bestimmten Leistungsniveau bzw. einer Drehzahl bzw. einem zu fördernden Kältemittelvolumenstrom fest eingestellt bzw. fixiert (fix). Mit anderen Worten wird der Betrieb des Kältemittelverdichters 12 beibehalten. Zur Bedeutung von „fest einstellen“ bzw. „fixieren“ wird auf entsprechende Ausführungen weiter oben hingewiesen.
Zu einem zweiten (t=2) oder/und zu wenigstens einem weiteren (t=3; t=4; t=5) Einstellzeitpunkt werden weitere eine Ventileinrichtungen in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung verstellt, so dass eine Druckänderung oder/und eine Temperaturänderung oder/und eine Strömungsänderung in einem betreffenden Kältemittelleitungsabschnitt erzeugt wird.
Im gezeigten Beispiel wird das Absperrventil A3 zunächst von der geschlossenen Stellung in eine wenig oder minimal geöffnete Stellung (min. O) gebracht, was bei t=2 eingestellt und bei t=3 beibehalten wird. Zum Zeitpunkt t=4 wird das Absperrventil A3 dann vollständig geöffnet. Durch das zunächst minimale Öffnen des Absperrventils A3 soll der Strang mit dem Wärmeübertrager 26 bzw. dem Heizregister geflutet werden. Das Fluten ist in der Regel abgeschlossen, wenn der Druck bei pt4 dem Druck bei pT1 entspricht.
Das Absperrventil A4 wird zum Zeitpunkt t=3 von einer vollständig geöffneten Stellung (100%) in eine nur noch teilweise geöffnete Stellung (O) bewegt. Danach wird Das Absperrventil zum Zeitpunkt t=4 komplett geschlossen (0%).
Das Verfahren der Absperrventile A3 und A4 kann insbesondere auch synchron erfolgen, um die Gesamtquerschnittsfläche und damit den Strömungswiderstand gleich zu halten.
Das Expansionsorgan AE2 wird aus einem geregelten Zustand (ctrl) zum Zeitpunkt t=3 in einer bestimmten Stellung gehalten bzw. fixiert (fix). Dieser fixierte Zustand wird beibehalten bis zum Zeitpunkt t=5 die Umstellung in den zweiten Betriebszustand (RH III) abgeschlossen ist und das Expansionsventil AE2 wieder bedarfsweise geregelt eingestellt werden kann.
Das Expansionsventil AE4 wird zum Zeitpunkt t=2 minimal geöffnet (min. C) und zum Zeitpunkt t=4 in eine Anfangsstellung (init) verstellt, die für die anschließende Regelung (ctrl) im zweiten Betriebszustand (RH III) bzw. für die generelle Darstellung des Zustandes RH III passend ist.
Bei dem Verfahren werden also zum zweiten (t=1) oder/und zu dem wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt (t=2 bis t=5) mehrere Ventileinrichtungen (A3, A4, A5, AE4) gleichzeitig oder nacheinander verstellt.
Unter Bezugnahme auf die tabellarische Übersicht in 3 wird als weiteres Beispiel ein Umschalten von einem ersten Betriebszustand BZ 1, hier beispielhaft ein sogenannter Reheat I (RH I), in einen zweiten Betriebszustand BZ 2, hier beispielhaft ein sogenannter Reheat III (RH III), beschrieben.
In 3A sind der erste Betriebszustand BZ 1 zum Zeitpunkt t=0 und der zweite Betriebszustand BZ 2 zum (End-)Zeitpunkt t=5 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Ventileinrichtungen A1, A2, AE3 und AE4 im zweiten Betriebszustand BZ 2 anders eingestellt sind als im ersten Betriebszustand BZ 1. Dies ist auch durch den Fettdruck und die Hinterlegung mit einem Punktmuster in 3A hervorgehoben.
In 3B sind für die Ventileinrichtungen A1 bis A5 und AE1 bis AE4 sowie den Kältemittelverdichter 12 (KMV) Schaltzustände ausgehend vom ersten Betriebszustand BZ 1 bei t=0 zum zweiten Betriebszustand BZ 2 bei t=5 dargestellt, wobei auch zwischenzeitliche Zustände zu den Zeitpunkten t=1, t=2, t=3 und t=4 dargestellt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Unterteilung in sechs Zeitpunkte t=0 bis t=5 rein beispielhaft ist, es ist auch denkbar, dass mehr oder weniger unterschiedliche Zeitpunkte vorgesehen werden, um einen Umschaltvorgang von dem ersten Betriebszustand BZ1 zu dem zweiten Betriebszustand BZ 2 durchzuführen.
Bei dem Verfahren wird die Kälteanlage 10 also zunächst in dem ersten Betriebszustand BZ 1, hier im Nachheiz-Betriebszustand Reheat I (RH I), betrieben. Basierend auf insbesondere laufend überwachte Systemparameter wird während des Betriebszustands BZ 1 festgestellt, dass ein Wechsel in einen zweiten Betriebszustand BZ 2, hier ein Nachheiz-Betriebszustand Reheat III (RH III), erforderlich ist.
Der Kältemittelverdichter 12 (KMV) wird im ersten Betriebszustand BZ 1 geregelt betrieben, was durch ctrl in der Spalte t=0 angedeutet ist. Der Betriebspunkt des Kältemittelverdichters wird nun beim Umstellen in den zweiten Betriebszustand BZ 2 beibehalten. Dabei wird die Drehzahl des Kältemittelverdichters 12 bzw. ein vom Kältemittelverdichter 12 erzeugter Volumenstrom auf einen im Wesentlichen konstanten Wert fest eingestellt bzw. fixiert. Dieses Beibehalten des Betriebspunktes des Kältemittelverdichters 12 erfolgt ab dem Zeitpunkt t=1.
Bei dem Verfahren wird weiterhin die wenigstens eine Ventileinrichtung ausgewählt, die in eine für den zweiten Betriebszustand erforderliche Ventilstellung verstellt werden soll. Im gezeigten Beispiel werden auf Grundlage des zu erreichenden zweiten Betriebszustands BZ 2 (RH III) die Ventileinrichtungen A1, A2, AE3 und AE4 ausgewählt, weil diese umgestellt werden müssen.
Die ausgewählten Ventileinrichtungen A1, A2, AE3 und AE4 werden anschließend in die für den zweiten Betriebszustand BZ 2 erforderliche Stellung verstellt. Weil im gezeigte Beispiel mehrere Ventileinrichtungen A1, A2, AE3 und AE4 zu verstehen sind, erfolgt in vorteilhafter Weise deren individuelle Verstellung zu unterschiedlichen Einstellzeitpunkten t=1 bis t=5, was in der 3B) illustriert ist, um auf diese Weise mögliche Quereinflüsse, bedingt durch die Verstellung der Ventile, auf das Systemverhalten möglichst gering zu halten.
Bei einem ersten Einstellzeitpunkt (t=1) wird zunächst das Absperrventil A2 verstellt, wobei dessen Verstellung in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung (0%) keine oder geringfüge Druckänderungen oder/und Temperaturänderungen im Kältemittelkreislauf des noch aktiven ersten Betriebszustand (RH I) bewirkt. Durch das Schließen des Absperrventils A2 wird eine Absaugung aus dem Primärstrang 14 beendet.
Ganz allgemein können in dieser Phase der Umstellung der Betriebszustände zunächst alle unkritischen Ventile verstellt werden, wobei als unkritische Ventile insbesondere solche angesehen werden können, deren Aufgabe bspw. nur im Absaugen eines Stranges liegt und die keinen direkten Einfluss auf die Verschaltung für einen bestimmten Betriebszustand haben.
Ferner wird zum Zeitpunkt t=1 auch der Kältemittelverdichter 12 auf einem bestimmten Leistungsniveau bzw. einer Drehzahl bzw. einem zu fördernden Kältemittelvolumenstrom fest eingestellt bzw. fixiert (fix). Mit anderen Worten wird der letzte Betriebspunkt des Kältemittelverdichters 12 beibehalten. Zur Bedeutung von „fest einstellen“ bzw. „fixieren“ wird auf entsprechende Ausführungen weiter oben hingewiesen.
Zu einem zweiten (t=2) oder/und zu wenigstens einem weiteren (t=3; t=4; t=5) Einstellzeitpunkt werden weitere eine Ventileinrichtungen in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung verstellt, so dass eine Druckänderung oder/und eine Temperaturänderung oder/und eine Strömungsänderung in einem betreffenden Kältemittelleitungsabschnitt erzeugt wird.
Im gezeigten Beispiel wird das Expansionsventil AE3 zunächst von der geschlossenen Stellung in eine wenig oder minimal geöffnete Stellung (min. C) gebracht, was bei t=2 eingestellt und bei t=3 beibehalten wird. Zum Zeitpunkt t=4 wird das Expansionsventil AE3 dann vollständig geöffnet (100%).
Ferner wird das Expansionsventil AE4 zunächst von der geschlossenen Stellung in eine wenig oder minimal geöffnete Stellung (min. C) gebracht, was bei t=2 eingestellt und bei t=3 beibehalten wird. Zum Zeitpunkt t=4 wird das Expansionsventil AE4 in eine Initialposition (init) gebracht, die als Ausgangspunkt für eine spätere Regelung (ctrl) im zweiten Betriebszustand BZ 2 zum Zeitpunkt t=5 ist. Durch das zunächst minimale Öffnen des Expansionsventils AE4 soll der Strang mit dem Wärmeübertrager 18 geflutet werden. Das Fluten ist in der Regel abgeschlossen, wenn der Druck bei pt3 dem Druck im Wärmeübertrager 18 entspricht, was durch eine Funktion in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bestimmt werden kann.
Das Absperrventil A1 wird zum Zeitpunkt t=1 von einer vollständig geöffneten Stellung (100%) in eine nur noch teilweise geöffnete Stellung (O) bewegt. Danach wird das Absperrventil A1 zum Zeitpunkt t=4 komplett geschlossen (0%).
Das Verfahren der Ventile A1 und AE3 kann insbesondere auch synchron erfolgen, um die Gesamtquerschnittsfläche und damit den Strömungswiderstand gleich zu halten. Dabei kann das Ventil AE3 so lange synchron mit dem Ventil A1 verfahren werden bis es einen minimal anliegenden Leitungsquerschnitt erreicht hat. Jedoch sollte bereits im Vorfeld die Flutung der Wärmeübertragers 18 über AE4 erfolgt sein. Auch die gekehrte Vorgehensweise ist in diesem Fall umsetzbar: AE3 flutet zunächst den Wärmeübertrager 18 bevor ein synchrones Verfahren der Ventile A1 und AE4 zur finalen Einstellung des RH III anschließt.
Das Expansionsorgan AE2 wird aus einem geregelten Zustand (ctrl) zum Zeitpunkt t=3 in einer bestimmten Stellung gehalten bzw. fixiert (fix), die bspw. die Ausgangsstellung innerhalb der letzten eingestellten Systemkonfiguration darstellen bedeuten. Dieser fixierte Zustand wird beibehalten bis zum Zeitpunkt t=5 die Umstellung in den zweiten Betriebszustand (RH III) abgeschlossen ist und das Expansionsventil AE2 wieder bedarfsweise geregelt eingestellt werden kann.
Bei dem Verfahren werden also zum zweiten (t=1) oder/und zu dem wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt (t=2 bis t=5) mehrere Ventileinrichtungen (A1, A2, AE3, AE4) gleichzeitig oder nacheinander verstellt.
Für beide oben beschriebenen Beispiele gilt, dass das Umschalten von einem ersten Betriebszustand BZ1 zu einem zweiten Betriebszustand BZ 2 innerhalb von einigen Sekunden erfolgen kann, beispielsweise etwa 5 bis 60 Sekunden. Dabei ist die Gesamtdauer einer Umstellung von einem ersten Betriebszustand BZ1 zu einem zweiten Betriebszustand BZ 2 insbesondere auch davon abhängig, wie viele und welche Ventileinrichtungen umzustellen sind.
Die hier in den 2 und 3 gezeigten Beispiele sind stellvertretend für jede Art der Umstellung von Betriebszuständen in einer Kälteanlage 10 beschrieben. In analoger Weise können auch weitere Umstellungen erfolgen, wenn die Kälteanlage beispielsweise von dem Kühlbetrieb (AC-EVP) in einen Luft- oder Wasserwärmepumpenbetrieb umgestellt werden soll oder in einen sonst möglichen bzw. einsetzbaren Betriebszustand.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017213973 A1 [0002]
DE 102016005782 A1 [0002]
DE 102012217980 A1 [0002]
DE 102019205901 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; wenigstens einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen als Wärmequelle wirkenden weiteren Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister (26), der im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; mehrere steuerbare oder/und regelbare Ventileinrichtungen (A1-A5, AE1-AE4); eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kälteanlage in unterschiedliche Betriebszustände einzustellen; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Betreiben der Kälteanlage (10) in einem ersten Betriebszustand (BZ 1); Feststellen eines erforderlichen Wechsels in einen zweiten Betriebszustand (BZ 2); Beibehalten des Betriebs des Kältemittelverdichters (12); Auswählen von wenigstens einer Ventileinrichtung (A1-A5, AE1-AE4), die in eine für den zweiten Betriebszustand erforderliche Ventilstellung verstellt werden soll, Verstellen der ausgewählten Ventileinrichtung (A1-A5, AE1-AE4) in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung, wobei bei mehreren ausgewählten Ventileinrichtungen (A1-A5, AE1-AE4) die Ventileinrichtungen zu unterschiedlichen Einstellzeitpunkten (t) verstellt werden, und wobei zu einem ersten Einstellzeitpunkt (t=1) zunächst eine Ventileinrichtung (A2, A5) verstellt wird, deren Verstellung in die für den zweiten Betriebszustand (BZ 2) erforderliche Stellung keine oder geringfüge Druckänderungen oder/und Temperaturänderungen im Kältemittelkreislauf des noch aktiven ersten Betriebszustands (BZ 1) bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Beibehalten des Betriebs des Kältemittelverdichters (12) die Leistung, insbesondere der Volumenstrom, etwa realisiert über die Drehzahl oder ein Regelventil, des Kältemittelverdichters (12) auf einen Wechselwert eingestellt wird, der kleiner als ein Wechselgrenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Wechselgrenzwert im Wesentlichen der Leistung, insbesondere dem Volumenstrom, entspricht, mit welcher der Kältemittelverdichter (12) im ersten Betriebszustand betrieben wird, insbesondere zum Zeitpunkt des Feststellens eines erforderlichen Wechsels in einen zweiten Betriebszustand (BZ 2) betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zu einem zweiten oder/und zu wenigstens einem weiteren Einstellzeitpunkt (t=1 bis t=5) eine Ventileinrichtung (A1-A5, AE1-AE4) in die für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung verstellt wird, so dass eine Druckänderung oder/und eine Temperaturänderung oder/und eine Strömungsänderung in einem betreffenden Kältemittelleitungsabschnitt erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei zum zweiten oder/und zu dem wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt (t=1 bis t=5) mehrere Ventileinrichtungen (A1-A5, AE1-AE4) gleichzeitig oder nacheinander verstellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein im ersten Betriebszustand (BZ 1) inaktiver Kältemittelleitungsabschnitt durch Verstellen einer betreffenden Ventileinrichtung (A1-A5, AE1-AE4) mit Kältemittel geflutet wird, so dass sich in dem betreffenden Kältemittelleitungsabschnitt eine gewünschte Drucklage einstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Fluten des betreffenden Kältemittelleitungsabschnitts abgeschlossen wird, wenn an wenigstens zwei Druck- oder/und Temperatursensoren der Kälteanlage ein vergleichbares Druckniveau, insbesondere ein Druckausgleich erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ventileinrichtung (A1-A5, AE1-AE4), die im zweiten Betriebszustand einer Ventilregelung durch die Steuereinheit unterliegt, zum zweiten oder/und wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt (t=1 bis t=5) auf einen für die Ventilregelung des zweiten Betriebszustandes erforderliche Initialstellung (init) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein gleichzeitiges Verstellen von wenigstens zwei Ventileinrichtungen (A1-A5, AE1-AE4) zu dem zweiten oder/und wenigstens einen weiteren Einstellzeitpunkt (t=1 bis t=5) so ausgeführt wird, insbesondere von der Steuereinrichtung geregelt wird, dass eine insgesamt zur Verfügung stehende Strömungsquerschnittsfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die betreffenden Ventileinrichtungen mit gleicher Verfahrgeschwindigkeit eingestellt werden oder über eine getaktete Schritteinstellung eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine im für den zweiten Betriebszustand erforderliche Regelung durch die Steuereinheit freigegeben wird, sobald alle ausgewählten Ventileinrichtungen in ihre für den zweiten Betriebszustand erforderliche Stellung eingestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 11 und nach Anspruch 2, wobei die Leistung, insbesondere die Drehzahl, des Kältemittelverdichters bei Bedarf im zweiten Betriebszustand wieder frei, insbesondere auch über den Wechselgrenzwert, eingestellt werden kann.
Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; wenigstens einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen als Wärmequelle wirkenden weiteren Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister (26), der im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; mehrere steuerbare oder/und regelbare Ventileinrichtungen; eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kälteanlage in unterschiedliche Betriebszustände einzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Kraftfahrzeug mit einer Kälteanlage nach Anspruch 13.