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DE102018210477A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Kälteanlage eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Kälteanlage eines Fahrzeugs Download PDF

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DE102018210477A1
DE102018210477A1 DE102018210477.8A DE102018210477A DE102018210477A1 DE 102018210477 A1 DE102018210477 A1 DE 102018210477A1 DE 102018210477 A DE102018210477 A DE 102018210477A DE 102018210477 A1 DE102018210477 A1 DE 102018210477A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs (10) einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältemittelverdichter (1), einem dem Kältemittelverdichter stromabwärts nachgeschalteten Kondensator (2) oder Gaskühler (2), einem demselben stromabwärts nachgeschalteten Kältemittelverdampfer (3) mit einem elektrisch ansteuerbaren Expansionsorgan (3.1) und einer Steuereinheit (4), welche ausgebildet ist mittels einer Regelroutine (R) wenigstens einen Klimatisierungsparameter (T) auf einen Sollwert (T) des Klimatisierungsparameters zu regeln, indem die Leistung des Kältemittelverdampfers (T) über eine Steuerung der Leistung des Kältemittelverdichters (1) und/oder durch Regeln eines Istwertes wenigstens einer thermodynamischen Kenngröße (Tsc, p) des Kältemittels auf einen Sollwert (T, p) der thermodynamischen Kenngröße (Tsc, p) über den Öffnungsgrad des Expansionsorgans (3.1) geregelt wird, wobei über wenigstens eine Abzweigung (Ab1, Ab2) der Regelroutine (R) eine Subroutine (SR) ausgeführt wird, indem die Heißgastemperatur (T,) oder der Hochdruck (p) am Austritt des Kältemittelverdichters (1) detektiert und der Öffnungsgrad des Expansionsorgans (3.1) schrittweise geöffnet wird, wenn der Istwert (T, p) eine zulässige Heißgasgrenztemperatur (T) oder einen zulässigen Hochdruckgrenzwertes (p) überschreitet, bis der Istwert (T, p) höchstens der zulässigen Heißgasgrenztemperatur (T) oder dem zulässigen Hochdruckgrenzwert (p) entspricht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältemittelverdichter, einem dem Kältemittelverdichter stromabwärts nachgeschalteten Kondensator oder Gaskühler, einem dem Kondensator oder Gaskühler stromabwärts nachgeschalteten Kältemittelverdampfer, dem stromaufwärts ein elektrisch steuerbares Expansionsorgan vorgeschaltet ist, und einer Steuereinheit.
  • Es ist bekannt, bei Kälteanlagen für Fahrzeuge eine Steuereinheit, bspw. ein Klimasteuergerät vorzusehen, welches Steuersignale für elektrisch steuerbare Stellmittel zur direkten oder indirekten Beeinflussung u. a. der Leistung des Kältemittelverdichters und/oder der Leistung des Kältemittelverdampfers erzeugt.
  • Aus der DE 10 2015 213 012 A1 ist ein Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältemittelverdichter, einem dem Kältemittelverdichter nachgeschalteten Kondensator oder Gaskühler, welchem zunächst ein Hochdruck-Kältemittelsammler und anschließend ein Kältemittelverdampfer mit einem ersten Verdampferabschnitt und einem zweiten Verdampferabschnitt stromabwärts folgt. Ferner ist vor dem ersten Verdampferabschnitt ein als thermisches Expansionsventil ausgeführtes erstes Expansionsorgan und vor dem zweiten Verdampferabschnitt ein als Regelventil ausgeführtes zweites Expansionsorgan vorgesehen. Luftausgangsseitig wird ebenso der erste Verdampferabschnitt vor dem zweiten Verdampferabschnitt von einem der Fahrgastzelle zuzuführenden Luftstrom durchströmt. Für diesen Kältemittelkreislauf wird ein auf eine Überhitzungsregelung basierendes Betriebsverfahren angegeben, mit welchem ein Betrieb des zweiten Verdampferabschnittes unter 0 °C möglich ist.
  • Bei diesem bekannten Betriebsverfahren gemäß der DE 10 2015 213 012 A1 wird der erste Verdampferabschnitt wird bei niedrigen Temperaturen, jedoch wesentlich über 0 °C betrieben, so dass der Luftstrom bei einer Durchströmung des ersten Verdampferabschnittes eine starke Vorkühlung und vor allem eine starke Entfeuchtung erfährt, ohne jedoch zu einem Zufrieren des ersten Verdampferabschnittes zu führen. Der unter 0 °C betriebene und daher vereisungsgefährdete zweite Verdampferabschnitt wird von der stark entfeuchteten Luft durchströmt, wodurch die Vereisung verzögert werden soll.
  • Ferner wird bei diesem bekannten Betriebsverfahren gemäß der DE 10 2015 213 012 A1 die Überhitzung des Kältemittels am Ausgang des zweiten Verdampferabschnittes bei offenem zweiten Expansionsorgan mittels des ersten Expansionsorgans auf einen Wert zwischen 1,5 K und 2,5 K geregelt. Sobald die Temperatur des Luftstroms am luftseitigen Ausgang des ersten Verdampferabschnittes auf eine Solltemperatur zwischen 1 °C und 3 °C abgesunken ist, wird der Kältemittelstrom durch den zweiten Verdampferabschnitt mittels des zweiten Expansionsorgans gedrosselt, bis die Temperatur des Luftstroms am luftseitigen Ausgang des ersten Verdampferabschnittes innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs auf einen vorgegebenen Sollwert, der oberhalb von 0 °C liegt, abgesunken ist.
  • Auch die DE 10 2004 005 802 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage für ein Fahrzeug, mit welchem der Wirkungsgrad der Kälteanlage unter Nutzung einer Überhitzungsregelung verbessert werden soll.
  • Der aus dieser DE 10 2004 005 802 A1 bekannte Kältemittelkreislauf umfasst einen Kältemittelverdichter, einem dem Kältemittelverdichter nachgeschalteten Kondensator oder Gaskühler, welchem zunächst ein Hochdruck-Kältemittelsammler und anschließend stromabwärts ein Kältemittelverdampfer, dem stromaufwärts ein regelbares Expansionsorgan vorgeschaltet ist, folgen. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Kältemittelzufuhrrate in den Kältemittelverdampfer in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfereingang und dem Verdampferausgang auf einen vorgegebenen Wert geregelt. Hierdurch soll ein Überhitzungsbereich, in welchem expandiertes, gasförmiges Kältemittel nur überhitzt wird, weitestgehend vermieden und gleichzeitig eine stabile Regelung der Kältemittelzufuhr in den Kältemittelverdampfer erzielt werden.
  • Des Weiteren ist aus der DE 43 03 533 A1 ein Kältemittelkreislauf für eine Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältemittelverdichter, einem Kondensator, welcher über einen Hochdruck-Kältemittelsammler mit einem Kältemittelverdampfer fluidverbunden ist, wobei diesem Kältemittelverdampfer stromaufwärts ein Expansionsventil vorgeschaltet ist. Ferner wird in diesem Kältemittelkreislauf mittels eines Temperaturfühlers die Heißgastemperatur des Kältemittels zwischen dem Kältemittelverdichter und dem nachgeschalteten Kondensator erfasst und zusätzlich die Überhitzungstemperatur mittels eines weiteren Temperaturfühlers stromabwärts des Kältemittelverdampfers gemessen. Zusätzlich kann auch die Verdampfungstemperatur am Ausgang des Kältemittelverdampfers bestimmt werden. Mittels diesen Temperaturfühlern wird das Expansionsventil so geregelt, dass die Heißgastemperatur einen zwischen 110 °C und 140 °C liegenden Grenzwert nicht überschreitet. Um das Überschreiten dieses Grenzwertes zu verhindern, wird beim Erreichen dieses Grenzwertes mit Vorrang gegenüber einer Überhitzungsregelung mittels des Expansionsventils zusätzlich Kältemittel in den Verdampfer eingespritzt, bis dieser Grenzwert der Heißgastemperatur wieder unterschritten wird.
  • Schließlich ist aus der DE 10 2012 217 980 A1 ein besonders für Elektro- oder Hybridfahrzeuge geeigneter Kältemittelkreislauf mit einer Wärmepumpenfunktion bekannt, welcher sich durch relativ wenige Ventile und wenige Kreislaufverzweigungen, an den sich Kältemittel und Öl ansammeln könnte, auszeichnet und Rückwärtsdurchströmung einzelner Komponenten beim Umschalten von einem Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand vermieden wird.
  • Dieser bekannte Kältemittelkreislauf gemäß der DE 10 2012 217 980 A1 umfasst einen Kältemittelverdichter, welcher mit einem Kältemittel-Kühlmittelwärmetauscher über einen Niederdruck-Kältemittelsammler fluidverbunden ist. Dieser Kältemittel-Kühlmittelwärmetauscher ist mit einem Heizungssystem des Fahrzeugs gekoppelt. Diesem Kältemittel-Kühlmittelwärmetauscher ist ein Kältemittel-Umgebungsluftwärmetauscher nachgeschaltet, welcher in Abhängigkeit der Betriebsweise des Kältemittelkreislaufs als Kondensator oder Verdampfer zur Realisierung der Wärmepumpenfunktion fungiert. Dem Kältemittel-Umgebungsluftwärmetauscher ist ein erstes regelbares Expansionsorgan vorgeschaltet. Schließlich ist ein Kältemittelverdampfer mit dem Ausgang des Kältemittel-Umgebungsluftwärmetauschers fluidverbunden, wobei dem Kältemittelverdampfer ein zweites regelbares Expansionsorgan stromaufwärts vorgeschaltet ist.
  • Bei Kälteanlagen können bei einem Hochlastbetrieb, welcher bspw. bei einer hohen Umgebungstemperatur des Fahrzeugs, einer hohen Luftfeuchtigkeit oder durch einen großen in die Fahrzeugkabine angeforderten Zuluftstrom auftreten kann, die Temperatur oder der Hochdruck am Austritt des Kältemittelverdichters des Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage einen kritischen Temperaturwert, die sogenannte Heißgasgrenztemperatur oder eine hochdruckseitige Grenztemperatur erreichen. Diese Grenzwerte stellen eine thermische Obergrenze für die Bauteil- und Schmierstoffbelastung dar.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Fahrzeugs anzugeben, mit welchem die thermische Belastung von Bauteilen, insbesondere des Kältemittelverdichters und dessen Schmierstoff sowie Klimaleitungen mit thermisch empfindlichen Schlauchanteilen in einem Hochlastbetrieb des Kältemittelkreislaufs vermieden, zumindest jedoch wesentlich reduziert wird. Des Weiteren sollen bei komplexeren Systemaufbauten, wie bspw. einem Kältemittelkreislaufs mit Wärmepumpenfunktion dem Kältemittelverdichter nachgeschaltete Ventile vor thermischer Überlastung bewahrt werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Bei diesem Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Fahrzeugs mit
    • - einem Kältemittelverdichter,
    • - einem dem Kältemittelverdichter stromabwärts nachgeschalteten Kondensator oder Gaskühler,
    • - einem dem Kondensator oder Gaskühler stromabwärts nachgeschalteten Kältemittelverdampfer, dem stromaufwärts ein elektrisch ansteuerbares Expansionsorgan vorgeschaltet ist, und
    • - einer Steuereinheit, welche ausgebildet ist mittels einer Regelroutine wenigstens einen Klimatisierungsparameter auf einen Sollwert des Klimatisierungsparameters zu regeln, indem die Leistung des Kältemittelverdampfers über eine Steuerung der Leistung des Verdichters und/oder durch Regeln eines Istwertes wenigstens einer thermodynamischen Kenngröße des Kältemittels auf einen Sollwert der thermodynamischen Kenngröße über den Öffnungsgrad des Expansionsorgans geregelt wird, wird
    • - über wenigstens eine Abzweigung der Regelroutine eine Subroutine ausgeführt, indem ein Istwert der Heißgastemperatur oder des Hochdrucks zwischen dem Kältemittelverdichter und dem Kondensator oder Gaskühler detektiert und der Öffnungsgrad des Expansionsorgans bei einem Überschreiten einer zulässigen Heißgasgrenztemperatur oder eines zulässigen Hochdruckgrenzwertes durch den Istwert schrittweise geöffnet wird, bis der Istwert höchstens der zulässigen Heißgasgrenztemperatur oder dem zulässigen Hochdruckgrenzwert entspricht.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Regelroutine zum Regeln eines Klimatisierungsparameters, vorzugsweise der Lufttemperatur am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers auf einen Sollwert, welcher übergeordnet durch die Steuereinheit, bspw. ein Klimasteuergerät oder manuell durch einen Fahrzeuginsassen vorgegeben wird, unterbrochen und in eine Subroutine verzweigt. Diese Abzweigung erfolgt bspw. nach einer die Leistung des Kältemittelverdichters erhöhenden Steuerung und/oder während einer Regelung einer thermodynamischen Kenngröße, vorzugsweise der Unterkühlungstemperatur des Kältemittels am Ausgang des Kondensators im unterkritischen Betrieb des Kältemittels oder einer Regelung auf einen optimalen Hochdruck am Ausgang des Gaskühlers im überkritischen Betrieb des Kältemittels.
  • Die Regelroutine weist mindestens eine Abzweigung auf, von welcher in die Subroutine verzweigt wird. Diese Subroutine wird ausgeführt, indem zunächst ein Istwert der Heißgastemperatur oder des Hochdrucks zwischen dem Kältemittelverdichter und dem Kondensator oder Gaskühler detektiert und der Öffnungsgrad des Expansionsorgans bei einem Überschreiten einer Heißgasgrenztemperatur oder eines Hochdruckgrenzwertes schrittweise geöffnet, bis der Istwert der Heißgastemperatur oder des Hochdrucks auf einen Wert abgesunken ist, welcher höchstens der Heißgasgrenztemperatur oder dem Hochdruckgrenzwert entspricht. Mit dem Absinken der Heißgastemperatur zumindest bis zur Heißgasgrenztemperatur bzw. des Hochdrucks zumindest bis zum Hochdruckgrenzwert kann der Öffnungsgrad des Expansionsorgans wieder im Rahmen der Regelroutine erhöht werden.
  • Zeigt der Vergleich des Istwertes der Heißgastemperatur mit der Heißgasgrenztemperatur bzw. der Vergleich des Istwertes des Hochdrucks mit dem Hochdruckgrenzwert, dass der Istwert höchstens der Heißgasgrenztemperatur bzw. dem Hochdruckgrenzwert entspricht, wird in die Regelroutine zurückverzweigt.
  • Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Abregelung des Kältemittelverdichters bei Überschreiten der Heißgasgrenztemperatur oder des Hochdruckgrenzwertes unterbleibt, ohne den durch den Kältemittelverdampfer strömenden Volumenstrom zu reduzieren.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zur Regelung des Klimatisierungsparameters auf dessen Sollwert
    • - die Leistung des Kältemittelverdichters zur Erhöhung von dessen geförderten Volumenstroms um einen vorgegebenen Wert erhöht wird, anschließend
    • - die thermodynamische Kenngröße des Kältemittels auf deren Sollwert geregelt wird, und nachfolgend
    • - in die Subroutine verzweigt wird.
  • Mit dieser Weiterbildung der Erfindung wird insbesondere in der Betriebsphase des Anfahrens der Kälteanlage des Fahrzeugs mit jeder Erhöhung der Leistung des Kältemittelverdichters und damit von dessen geförderten Volumenstroms mit der anschließenden Regelung des thermodynamischen Wertes des Kältemittels auf einen Sollwert, d. h. einer Unterkühlungsregelung oder eine Regelung auf den optimalen Hochdruck die Subroutine beginnend mit dem Vergleich des Istwertes der Heißgastemperatur bzw. des Hochdrucks mit der Heißgasgrenztemperatur bzw. dem Hochdruckgrenzwert ausgeführt. Vorzugsweise wird anschließend geprüft, ob der Kältemittelverdichters bereits mit einer maximal zulässigen Leistung betrieben wird, d. h. einen Volumenstrom mit einem maximal zulässigen Wert fördert. Daran anschließend kann vorzugsweise bei einem den maximal zulässigen Volumenstroms fördernden Kältemittelverdichter der Klimatisierungsparameter, also vorzugsweise die Lufttemperatur am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers auf das Erreichen von dessen Sollwert geprüft werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zur Regelung des Klimatisierungsparameters auf dessen Sollwert bei einem den maximal zulässigen Volumenstroms fördernden Kältemittelverdichter
    • - die Subroutine durchgeführt, falls der Istwert des Klimatisierungsparameters von dessen Sollwert abweicht, und
    • - anschließend die thermodynamische Kenngröße des Kältemittels auf deren Sollwert geregelt.
  • So wird auch bei der Durchführung der Regelroutine bei einem auf den maximal zulässigen Leistungswert gesteuerten Kältemittelverdichter zur Förderung des maximal zulässigen Volumenstroms weiterhin die Heißgastemperatur bzw. der Hochdruck überwacht. Vorzugsweise wird anschließend an die Regelung der thermodynamischen Kenngröße des Kältemittels auf deren Sollwert der Klimaparameter seinerseits auf das Erreichen von dessen Sollwert geprüft.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • 1 ein Schaltbild eines beispielhaften Kältemittelkreislaufs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
    • 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2 wird anhand eines Kältemittelkreislaufs 10 gemäß 1 erläutert. Hierzu wird zunächst der Aufbau dieses Kältemittelkreislaufs 10 erläutert.
  • Dieser Kältemittelkreislauf 10 umfasst einen Kältemittelverdichter 1, dem stromabwärts ein Kondensator 2 oder ein Gaskühler 2 nachgeschaltet ist und dem das mittels des Kältemittelverdichters 1 auf Hochdruck verdichtete Kältemittel zugeführt wird. Neben anderen Kältemitteln, wie bspw. R1234yf kann auch CO2 (R744) als Kältemittel eingesetzt werden, wobei bei unterkritischem Betrieb des Kältemittels der Kondensator 2 oder bei überkritischem Betrieb des Kältemittels der Gaskühler 2 eingesetzt wird.
  • Das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel wird nach dem Kondensator 2 oder dem Gaskühler 2 über einen Hochdruckabschnitt eines inneren Wärmeübertragers 6 mittels eines Expansionsorgans 3.1 in einen Kältemittelverdampfer 3 entspannt und anschließend über einen Niederdruck-Kältemittelsammler 5 und einem Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 der Saugseite des Kältemittelverdichters 1 zurückgeführt.
  • Aufgrund der Berücksichtigung des Kältemittels R744 als überkritisch arbeitendes Betriebsmittel, wird der Niederdruck-Kältemittelsammler 5 eingesetzt. Bei einer reinen Beschränkung auf unterkritisch arbeitende Medien können darüber hinaus auch hochdruckseitig positionierte Kältemittelsammler eingesetzt werden.
  • Für den Betrieb dieses Kältemittelkreislaufs 10 sind mehrere Sensoren vorgesehen, nämlich
    • - ein erster Druck-Temperatursensor pT1, welcher in dem Verbindungszweig zwischen dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters und dem Kondensator 2 oder dem Gaskühler 2 angeordnet ist,
    • - ein zweiter Druck-Temperatursensor pT2, welcher in der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Kondensators 2 und dem Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 angeordnet ist, einem
    • - dritten Druck-Temperatursensor pT3, welcher in der Verbindungsleitung zwischen dem Niederdruck-Kältesammler 5 und dem Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 angeordnet ist,
    • - ein Lufttemperatursensor TL zur Messung der Lufttemperatur am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers 3, und
    • - ein Umgebungslufttemperatursensor TUm zur Messung der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs, bevorzugt positioniert im Bereich des Kondensators 2 oder Gaskühlers 2, der seinerseits durch einen Umgebungsluftstroms beaufschlagt wird.
  • Der erste Druck-Temperatursensor pT1 des Kältemittelkreislaufs 10 dient zur Bestimmung der Kältemitteltemperatur sowie des Hochdrucks des verdichteten Mediums am Austritt des Kältemittelverdichters 1. Die Überwachung dieser beiden Größen dient dazu, die maximal zulässigen mechanischen und thermischen Belastungen der Kälteanlage speziell am Austritt des Kältemittelverdichters 5 zu überwachen und mittels Maßnahmen gemäß dem nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zu begrenzen, um zulässige Grenzwerte, wie die Heißgasgrenztemperatur oder den Hochdruckgrenzwert nicht zu überschreiten.
  • Der an der Austrittsseite des Kondensators 2 oder Gaskühlers 2 vorgesehene zweite Druck-Temperatursensor pT2 des Kältemittelkreislaufs 10 dient primär zur Einstellung bzw. Überwachung der als thermodynamische Kenngröße bezeichneten Systembetriebsgrößen, nämlich des optimalen Hochdrucks bei überkritischem Systembetrieb einerseits und andererseits der Unterkühlungstemperatur zur Unterkühlungsregelung bei unterkritischem System betrieb. Insbesondere für CO2 (R744) als Kältemittel kommt die Regelung des optimalen Hochdrucks) zur Anwendung.
  • Der dritte Druck-Temperatursensor pT3 des Kältemittelkreislaufs 10 dient zur Unterfüllungserkennung, aber auch zur Einstellung und Überwachung eines geforderten Niederdrucks.
  • Die Sensorwerte dieser Druck-Temperatursensoren pT1 bis pT3 sowie des Umgebungslufttemperatursensors TUm und des Lufttemperatursensors TL werden einer als Klimasteuergerät ausgeführten Steuereinheit 4 zur Auswertung und Erzeugung von Steuersignalen für den Kältemittelverdichter 1 und das steuerbare Expansionsorgan 3.1 zugeführt.
  • Der Kältemittelverdichter 1 ist entweder ein elektrisch mit einem Elektroantrieb angetriebener Verdichter oder ein von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetriebener mechanischer Verdichter. Die Fördermenge eines elektrischen Verdichters und damit der Volumenstrom durch den Kältemittelverdampfer 3 wird durch die Drehzahl des Elektroantriebs des Verdichters bestimmt. Bei einem mechanischen Verdichter erfolgt die Einstellung der Fördermenge und damit des Volumenstroms durch den Kältemittelverdampfer 3 durch die Einstellung des Schwenkwinkels der Taumelscheibe des Verdichters, wodurch der Kolbenhub direkt eingestellt wird in Verbindung mit der Antriebsdrehzahl des Verdichters.
  • Die Regelbarkeit des Expansionsorgans 3.1 bedeutet, dass bei diesem Expansionsorgan 3.1 als regelbar ausgeführtes elektrisches Expansionsventil dessen Öffnungsquerschnitt mittels des von der Steuereinheit 4 erzeugten Steuersignals einstellbar ist.
  • Im Folgenden wird das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von 2 erläutert. Dieses Verfahren umfasst eine Regelroutine R, mit welcher ein Klimatisierungsparameter, vorliegend die Lufttemperatur TLuft am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers 3, also der Lufttemperatur des dem Fahrzeuginnenraum zu dessen Klimatisierung zugeführten Luftstroms L auf einen Sollwert TLuft_soll in Abhängigkeit des Istwertes dieser Lufttemperatur TLuft geregelt wird. Diese Lufttemperatur TLuft entspricht im Idealfall der Verdampfungstemperatur des Kältemittelverdampfers 3 und wird mit dem Lufttemperatursensor TL detektiert.
  • Die Regelroutine R weist mehrere Abzweigungen Ab1 und Ab2 auf, bei welchen von der Regelroutine R in eine Subroutine SR verzweigt wird, damit zulässige Grenzwerte, wie die Heißgasgrenztemperatur oder ein Hochdruckgrenzwert am Austritt des Kältemittelverdichters 1 nicht überschritten werden. Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 betrifft im Folgenden die Regelung der Heißgastemperatur THG , deren Istwert mittels des ersten Druck-Temperatursensors pT1 erfasst wird. Der Sollwert THG_soll entspricht der zulässigen Heißgasgrenztemperatur für den Dauerbetrieb des Kältemittelkreislaufs 10 und beträgt aktuell bei Verwendung des Kältemittels R744 165 °C und bei Verwendung bspw. des Kältemittels R1234yf 125 °C.
  • Mit einem Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Systemstart oder ein Anfahren eines Hochlastbetriebspunktes der Kälteanlage mit dem Kältemittelkreislauf 10 gemäß 1, indem gemäß Verfahrensschritt S2 die Leistung und damit der Volumenstrom V̇KMV ↑ an Kältemittel des Kältemittelverdichters 1 auf einen vorgegebenen Wert eingestellt oder bei einem bereits im Betrieb sich befindenden Kältemittelverdichter 1 um einen vorgegebenen Wert erhöht wird. Diese Werte werden dadurch bestimmt und eingestellt, indem bei einem Kältemittelkreislauf, bei welchem weder die Sollwertvorgaben einer Zieltemperatur noch die kritischen Heißgastemperaturen und / oder Hochdrücke erreicht werden durch eine kontinuierliche Drehzahlanhebung (Drehzahlgradient bei einem elektrischen Verdichter) oder Massenstromanforderung (Regelstromgradient bei einem mechanischen Verdichter) der Kältemittelvolumenstrom angehoben wird.
  • Nach dem Anfahren des Kältemittelverdichters 1 auf einen bestimmten Leistungswert zur Förderung eines bestimmten Volumenstroms V̇KMV bzw. nach einer Erhöhung des Kältemittelverdichters 1 um einen vorgegebenen Wert V̇KMV ↑ erfolgt gemäß eines Verfahrensschrittes S3 eine Regelung von thermodynamischen Kenngrößen in Abhängigkeit der Betriebsweise des Kältemittelkreislaufs 10.
  • Wird der Kältemittelkreislauf 10 überkritisch betrieben, wird als thermodynamische Kenngröße der mit dem zweiten Temperatur-Drucksensor pT2 erfasste Hochdruck pHD auf einen Sollwert popt_HD_soll des optimalen Hochdrucks geregelt. Dieser Sollwert popt_HD_soll wird dadurch bestimmt, dass über einen empirischen Zusammenhang die am Austritt des Gaskühlers 2 über den zweiten Temperatur-Drucksensor pT2 erfasste Kältemitteltemperatur in einen Druck-Sollwert umgerechnet und abgebildet wird. In Abhängigkeit des Istwertes pHD des von dem zweiten Temperatur-Drucksensor pT2 ermittelten Wertes wird der Hochdruck über den Öffnungsgrad des Expansionsorgans 3.1 mittels des von der Steuereinheit 4 erzeugten Steuersignals auf den Sollwert popt_HD_soll des optimalen Hochdrucks geregelt.
  • Wird dagegen die Kältemittelkreislauf 10 unterkritisch betrieben, wird als thermodynamische Kenngröße die mit dem zweiten Temperatur-Drucksensor pT2 erfasste Unterkühlungstemperatur als Istwert Tsc zur Unterkühlungsregelung verwendet, indem in Abhängigkeit des Istwertes des von dem zweiten Temperatur-Drucksensor pT2 ermittelten Temperaturwertes die Unterkühlungstemperatur über den Öffnungsgrad des Expansionsorgans 3.1 mittels des von der Steuereinheit 4 erzeugten Steuersignals auf einen Sollwert TSC_soll der Unterkühlungstemperatur geregelt wird. Der Sollwert TSC_soll der Unterkühlungstemperatur wird dadurch bestimmt, dass aus dem mit dem zweiten Temperatur-Drucksensor pT2 gemessenen Drucksignal eine Kondensationstemperatur im Kondensator 2 oder Gaskühler 2 berechnet wird. Die Differenz aus dem auf dem Drucksignal basierenden Temperaturwert sowie dem mit dem zweitem Temperatur-Drucksensor pT2 gemessenen Temperaturwert ist ein Indikator für die vorliegende Unterkühlung.
  • Nach dem Verfahrensschritt S3 verzweigt (Ab1) die Regelroutine R in eine Subroutine SR, die gemäß eines Verfahrensschrittes S4 mit einem Vergleich der mit dem ersten Temperatur-Sensor pT1 erfassten Heißgastemperatur THG mit einer Heißgasgrenztemperatur THG_soll als Sollwert beginnt.
  • Falls die Heißgastemperatur THG größer als der Sollwert THG_soll , wird nach einem Verfahrensschritt S5 das Expansionsorgan 3.1 ausgehend von dem aktuellen Öffnungsquerschnitt um einen vorgegebenen Wert EXP ↑ erhöht. Dieser vorgegebenen Wert EXP ↑ bestimmt sich dadurch, dass in einer ersten Option in Abhängigkeit der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit das Expansionsorgan 3.1 mit unterschiedlich großen Öffnungsschrittweiten reagiert, je größer der Gradient, desto größer auch die resultierende Ventilöffnung, um nicht den zulässigen Grenzwert zu überschreiten. In der Regel sind die Grenzwerte noch mit einem Puffer nach oben versehen bis letztlich eine harte Systemabschaltung erfolgt. In einer zweiten Option können auch feste Schrittweiten hinterlegt werden, mit denen das Expansionsventil kontinuierlich bis zum Erreichen des Temperaturgrenzwertes geöffnet wird. Aufgrund der geringen Dynamik im Temperaturanstieg ist diese Vorgehensweise auch als Variante ebenso durchführbar.
  • In einem darauf folgenden Verfahrensschritt S6 wird geprüft, ob sich die Heißgastemperatur THG zumindest auf den Sollwert THG_soll abgesenkt hat. Falls dies nicht zutrifft, wird auf den Verfahrensschritt S5 verzweigt und schrittweise der Öffnungsquerschnitt des Expansionsorgans 3.1 jeweils um den Wert EXPT erhöht, bis sich die Heißgastemperatur THG zumindest bis auf den Sollwert THG_soll abgesenkt hat und damit auf den nächsten Verfahrensschritt S8 verzweigt werden kann, mit welchem erneut die Leistung des Kältemittelverdichters 1 zur Erhöhung des Volumenstroms um einen vorgegebenen Wert V̇KMV ↑ erhöht wird.
  • Dieser zuletzt genannte Verfahrensschritt S8 wird auch dann ausgeführt, wenn gemäß Verfahrensschritt S4 die Heißgastemperatur THG nicht größer als deren Sollwert THG_soll ist und anschließend ein Verfahrensschritt S7 durchgeführt ist, mit welchem entweder eine Unterkühlungsregelung basierend auf der Unterkühlungstemperatur Tsc und dessen Sollwert TSC_soll oder eine Regelung des Hochdrucks pHD auf den Sollwert popt_HD_soll des optimalen Hochdrucks angestoßen wird, wie dies im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt S3 beschrieben ist.
  • Nachdem gemäß Verfahrensschritt S8 der Wert des geförderten Volumenstroms des Kältemittelverdichters 1 erneut um den Wert V̇KMV ↑ erhöht ist, wird die Subroutine SR verlassen und in einem nächsten Verfahrensschritt S9 geprüft, ob der Kältemittelverdichter 1 mit einer maximal zulässigen Leistung betrieben wird, d. h. ob der Kältemittelverdichter 1 einen maximal zulässigen Volumenstrom V̇KMV_max fördert. Dies bedeutet, dass bei einem elektrischen Kältemittelverdichter 1 dieser mit maximal zulässiger Drehzahl betrieben wird oder dass bei einem mechanischen Kältemittelverdichter 1 dieser auf einen maximal zulässigen Hub, insbesondere jedoch bei Massenstrom geregelten Verdichtern auf einen maximalen Regelstrom eingestellt ist.
  • Falls dies zutrifft und der Kältemittelverdichter 1 mit maximal zulässiger Leistung betrieben wird, d. h. für den Volumenstrom V̇KMV gilt V̇KMV ≥ V̇KMV_max, wird mittels eines nachfolgenden Verfahrensschrittes S11 die Lufttemperatur TLuft am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers 3 mittels des Lufttemperatursensors TL erfasst und anschließend gemäß einem Verfahrensschritt S12 geprüft, ob diese Lufttemperatur TLuft den vorgegebenen Sollwert TLuft_soll (auch „Setpoint“ genannt) erreicht hat.
  • Wenn der Setpoint nicht erreicht ist, also wenn TLuft > TLuft_soll gilt, wird über eine Abzweigung Ab2 in eine weitere Subroutine SR verzweigt. Diese Subroutine SR beginnt mit der Prüfung gemäß eines Verfahrensschrittes S13, ob die Heißgastemperatur THG größer als die Heißgasgrenztemperatur THG_soll als Sollwert der Heißgastemperatur THG ist (THG > THG_soll ).
  • Falls dies zutrifft, also die Heißgastemperatur am Austritt des Kältemittelverdichters 1 die Heißgasgrenztemperatur überschreitet, wird in einem Verfahrensschritt S14 verzweigt und das Expansionsorgan 3.1 ausgehend von dem aktuellen Öffnungsquerschnitt um einen vorgegebenen Wert EXP↑ erhöht. Dieser vorgegebenen Wert EXPT bestimmt sich dadurch, dass in einer ersten Option in Abhängigkeit der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit das Expansionsorgan 3.1 mit unterschiedlich großen Öffnungsschrittweiten reagiert, je größer der Gradient, desto größer auch die resultierende Ventilöffnung, um den zulässigen Grenzwert nicht zu überschreiten. In der Regel sind die Grenzwerte noch mit einem Puffer nach oben versehen bis letztlich eine harte Systemabschaltung erfolgt. In einer zweiten Option können auch feste Schrittweiten hinterlegt werden, mit denen das Ventil kontinuierlich bis zum Erreichen des Temperaturgrenzwertes geöffnet wird. Aufgrund der geringen Dynamik im Temperaturanstieg ist diese Vorgehensweise auch als Variante durchführbar.
  • In einem darauf folgenden Verfahrensschritt S15 wird geprüft, ob sich die Heißgastemperatur THG zumindest auf den Sollwert THG_soll abgesenkt hat. Falls dies nicht zutrifft, wird auf den Verfahrensschritt S14 zurückverzweigt und schrittweise der Öffnungsquerschnitt des Expansionsorgans 3.1 jeweils um den Wert EXP↑ erhöht, bis sich die Heißgastemperatur THG zumindest bis auf den Sollwert THG_soll abgesenkt hat und damit die Subroutine SR verlassen werden kann, um auf den nächsten Verfahrensschritt S16 verzweigen zu können.
  • Falls gemäß Verfahrensschritt S13 die Heißgastemperatur THG kleiner als die Heißgasgrenztemperatur THG_soll wird ebenso die Subroutine SR verlassen und darauf folgend der Verfahrensschritt S16 durchgeführt.
  • Bei diesem Verfahrensschritt S16 wird entweder eine Unterkühlungsregelung basierend auf der Unterkühlungstemperatur TSC und dessen Sollwert TSC_soll oder eine Regelung des Hochdrucks pHD auf den Sollwert popt_HD_soll des optimalen Hochdrucks durchgeführt wird, wie dies im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt S3 beschrieben ist.
  • Mit einem nachfolgenden Verfahrensschritt S17 wird die Lufttemperatur TLuft am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers 3 mittels des Lufttemperatursensors TL erfasst und anschließend gemäß eines Verfahrensschrittes S18 geprüft, ob diese Lufttemperatur TLuft den vorgegebenen Sollwert TLuft_soll , also den „Setpoint“ erreicht hat. Falls dies nicht zutrifft und somit TLuft > TLuft_soll gilt, wird auf den Verfahrensschritt S4 der Subroutine SR zurückverzweigt.
  • Im anderen Fall, wenn der „Setpoint“ erreicht ist und damit TLuft ≤ TLuft_soll gilt, ist der Sollwert der Kälteanlage erreicht und damit ein Abregeln des Kältemittelverdichters 1 aus Gründen eines gedeckten bzw. von nun an reduzierten Kälteleistungbedarfs entsprechend des Verfahrensschrittes S19 umsetzbar.
  • Gemäß des Verfahrensschrittes S19 wird die Leistung des Kältemittelverdichters 1 um einen vorgegebenen Wert reduziert, wodurch der von dem Kältemittelverdichter 1 geförderte Volumenstrom um einen vorgegebenen Wert V̇KMV ↓ reduziert, und das so lange bis TLuft = TLuft-soll gilt, und damit auch gemäß Verfahrensschritt S20 die Heißgastemperatur THG um einen Wert THG ↓ abgesenkt wird.
  • Gemäß des dem Verfahrensschritt S20 nachfolgenden Verfahrensschrittes S21 wird wieder entweder eine Unterkühlungsregelung basierend auf der Unterkühlungstemperatur bzw. auf den resultierenden Betrag der Unterkühlung Tsc und dessen Sollwert TSC_soll oder eine Regelung des Hochdrucks pHD auf den Sollwert popt_HD_soll des optimalen Hochdrucks über den Öffnungsgrad des Expansionsorgans 3.1 durchgeführt, wie dies im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt S3 beschrieben ist. Anschließend wird auf den Verfahrensschritt S17 verzweigt, mit welchem die Lufttemperatur TLuft am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers 3 mittels des Lufttemperatursensors TL erfasst wird.
  • Falls mit dem Verfahrensschritt S12 festgestellt wird, dass der Setpoint erreicht ist und damit TLuft ≤ TLuft_soll gilt, wird ebenso auf den Verfahrensschritt S19 verzweigt, um den Kältemittelverdichter 2 aufgrund eines geringeren Kälteleistungsbedarfs mittels der Steuereinheit 4 abzuregeln und um den umgesetzten Volumenstrom zu reduzieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß 2 kann auch anstelle der Heißgastemperatur THG auch mit dem mit dem ersten Druck-Temperatursensor pT1 erfassten Hochdruck pHD_KMV durchgeführt werden, indem entsprechend den Verfahrensschritten S5 und S6 bzw. S14 und S15 der Öffnungsgrad des Expansionsorgans 3.1 so lange erhöht wird, bis der Hochdruck pHD_KMV zumindest bis auf den Hochdruckgrenzwert pHD_KMV_soll als Sollwert abgesunken ist.
  • Mit dem Öffnen bzw. dem schrittweisen Öffnen des Expansionsorgans 3.1 sinkt der Hochdruck pHD_KMV unter den Hochdruckgrenzwert pHD_KMV_soll , mit der Folge, dass der Kältemittelverdichter 1 mit einer höheren Drehzahl bzw. mit einem größeren Hub betrieben werden kann, mit der Folge der Förderung eines höheren Volumenstroms V̇KMV durch den Kältemittelverdichter 1.
  • Anstelle des zweiten Druck-Temperatursensors pT2 könnte auch auf einen reinen Temperatursensor T2 zurückgegriffen werden. Jedoch erfordert dieser Fall eine durch ein Kennfeld oder durch Kennlinien unterstützte Ermittlung des Druckwertes p2, um eine annährend gute Bestimmung der Kondensationstemperatur bzw. des Istwertes des Drucks nach Kondensator 2 oder Gaskühler 2 zu erzielen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass es sich mit der Verwendungen eines in 1 dargestellten Kältemittelkreislaufs um die einfachste Form eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage handelt. Die Funktion der Heißgastemperatur- oder Hochdruckbegrenzung ist auch auf Systeme mit weiteren Verdampfern, also für Anlagen mit mindestens einem Verdampfer anwendbar ebenso wie für funktionserweiterte Kältemittelkreisläufe, wie bspw. solche mit Wärmepumpenfunktion.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kältemittelverdichter
    2
    Kondensator oder Gaskühler
    3
    Kältemittelverdampfer
    3.1
    Expansionsorgan des Kältemittelverdampfers 3
    4
    Steuereinheit
    5
    Niederdruck-Kältemittelsammler
    6
    innerer Wärmeübertrager
    Ab1
    Abzweigung der Regelroutine
    L
    Luftstrom
    pT1
    erster Druck-Temperatursensor
    pT2
    zweiter Druck-Temperatursensor
    pT3
    dritter Druck-Temperatursensor
    pHD
    Hochdruck am Kältemittelaustritt des Kondensators 2 oder des Gaskühlers 2
    popt_HD_soll
    Sollwert des optimalen Hochdrucks am Kältemittelaustritt des Kondensators 2 oder des Gaskühlers 2
    pHD_KMV
    Hochdruck am Kältemittelaustritt des Kältemittelverdichters 1
    pHD_KMV_soll
    Sollwert des Hochdrucks am Kältemittelaustritt des Kältemittelverdichters 1
    R
    Regelroutine
    SR
    Subroutine der Regelroutine R
    Tsc
    Unterkühlungstemperatur
    TSC_soll
    Sollwert der Unterkühlungstemperatur
    THG
    Heißgastemperatur
    THG_soll
    Sollwert der Heißgastemperatur
    TL
    Lufttemperatursensor
    TLuft
    Lufttemperatur am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers 3
    TLuft_soll
    Sollwert der Lufttemperatur am luftseitigen Ausgang des Kältemittelverdampfers 3
    TUm
    Umgebungslufttemperatursensor
    V̇KMV
    geförderte Volumenstrom des Kältemittelverdichters 1
    V̇KMV_max
    maximal geförderter Volumenstrom des Kältemittelverdichters 1
  • 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 102015213012 A1 [0003, 0004, 0005]
    • DE 102004005802 A1 [0006, 0007]
    • DE 4303533 A1 [0008]
    • DE 102012217980 A1 [0009, 0010]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs (10) einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit - einem Kältemittelverdichter (1), - einem dem Kältemittelverdichter stromabwärts nachgeschalteten Kondensator (2) oder Gaskühler (2), - einem dem Kondensator (2) oder Gaskühler (2) stromabwärts nachgeschalteten Kältemittelverdampfer (3), dem stromaufwärts ein elektrisch ansteuerbares Expansionsorgan (3.1) vorgeschaltet ist, und - einer Steuereinheit (4), welche ausgebildet ist mittels einer Regelroutine (R) wenigstens einen Klimatisierungsparameter (TLuft) auf einen Sollwert (TLuft_soll) des Klimatisierungsparameters zu regeln, indem die Leistung des Kältemittelverdampfers (TLuft) über eine Steuerung der Leistung des Kältemittelverdichters (1) und/oder durch Regeln eines Istwertes wenigstens einer thermodynamischen Kenngröße (TSC, pHD) des Kältemittels auf einen Sollwert (TSC_soll, pHD_soll) der thermodynamischen Kenngröße (TSC, pHD) über den Öffnungsgrad des Expansionsorgans (3.1) geregelt wird, wobei - über wenigstens eine Abzweigung (Ab1, Ab2) der Regelroutine (R) eine Subroutine (SR) ausgeführt wird, indem ein Istwert (THG, pHG_KMV) der Heißgastemperatur oder des Hochdrucks zwischen dem Kältemittelverdichter (1) und dem Kondensator (2) oder Gaskühler (2) detektiert und der Öffnungsgrad des Expansionsorgans (3.1) schrittweise geöffnet wird wenn der Istwert (THG, pHG_KMV) eine zulässige Heißgasgrenztemperatur (THG_soll) oder einen zulässigen Hochdruckgrenzwertes (pHD_KMV_soll) überschreitet, bis der Istwert (THG, pHG_KMV) höchstens der zulässigen Heißgasgrenztemperatur (THG_soll) oder dem zulässigen Hochdruckgrenzwert (pHD_KMV_soll) entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem als Klimatisierungsparameter die Lufttemperatur (TLuft) am Ausgang des Kältemittelverdampfers (3) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem zur Durchführung einer Unterkühlungsregelung die thermodynamische Kenngröße den Kältemittels die Unterkühlungstemperatur (TSC) am Ausgang des Kondensators (2) oder Gaskühlers (2) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem zur Durchführung einer optimalen Hochdruckregelung die thermodynamische Kenngröße des Kältemittels der Hochdruck (pHD) am Ausgang des Gaskühlers (2) ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Regelung des Klimatisierungsparameters (TLuft) auf dessen Sollwert - die Leistung des Kältemittelverdichters (1) zur Erhöhung von dessen geförderten Volumenstroms (V̇KMV) um einen vorgegebenen Wert (V̇KMV ↑) erhöht wird, anschließend - die thermodynamische Kenngröße (TSC, pHD) des Kältemittels auf deren Sollwert (TSC_soll, pHD_soll) geregelt wird, und nachfolgend - in die Subroutine (SR) verzweigt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem - nach der Durchführung der Subroutine (SR) die Leistung des Kältemittelverdichters (1) zur Erhöhung von dessen geförderten Volumenstroms (V̇KMV) um einen vorgegebenen Wert (V̇KMV ↑) erhöht wird, und - anschließend geprüft wird, ob der Kältemittelverdichter (1) einen Volumenstrom (V̇KMV) mit einem maximal zulässigen Wert (V̇KMV_max) fördert.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem bei dem den maximal zulässigen Volumenstrom (V̇KMV_max) fördernden Kältemittelverdichter (1) der Klimatisierungsparameter (TLuft) auf das Erreichen von dessen Sollwert (TLuft_soll) geprüft wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Regelung des Klimatisierungsparameters (TLuft) auf dessen Sollwert (TLuft_soll) bei einem den maximal zulässigen Volumenstrom (V̇KMV_max) fördernden Kältemittelverdichter (1) - die Subroutine (SR) durchgeführt wird, falls der Istwert (TLuft) des Klimatisierungsparameters von dessen Sollwert (TLuft_soll) abweicht, und - anschließend die thermodynamische Kenngröße (TSC, pHD) des Kältemittels auf deren Sollwert (TSC_soll, pHD_soll) geregelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem nach der Regelung der thermodynamischen Kenngröße (TSC, pHD) auf deren Sollwert (TSC_soll, pHD_soll) der Klimaparameter (TLuft) auf das Erreichen von dessen Sollwerts (TLuft_soll) geprüft wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020115264A1 (de) 2020-06-09 2021-12-09 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Betrieb einer Kompressionskälteanlage und zugehörige Kompressionskälteanlage

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3144547A1 (fr) * 2023-01-02 2024-07-05 Valeo Systemes Thermiques Procédé de contrôle pour la maximisation de la puissance thermique

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3706152A1 (de) * 1987-02-26 1988-09-08 Sueddeutsche Kuehler Behr Verfahren zur steuerung einer kraftfahrzeugklimaanlage und kraftfahrzeugklimaanlage zur durchfuehrung des verfahrens
DE4303533A1 (de) 1993-02-06 1994-08-11 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Verfahren zur Begrenzung der Heißgastemperatur in einem Kältemittelkreislauf und Expansionsventil
DE10053203A1 (de) * 1999-10-28 2001-06-07 Denso Corp Kühlmittelzyklus-System mit überkritischem Kühlmitteldruck
DE102004005802A1 (de) 2004-02-06 2005-08-25 Lauda Dr. R. Wobser Gmbh & Co. Kg. Verfahren zur Regelung einer Kältemaschine nach dem Verdampferprinzip sowie Anordnung zur Ausübung des Verfahrens
US20100161134A1 (en) * 2006-08-09 2010-06-24 Calsonic Kansei Corporation Variable capacity compressor controller and variable capacity compressor control method
DE102012217980A1 (de) 2012-10-02 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kältemittelkreislauf, der wahlweise zum Heizen und Kühlen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs geeignet ist
DE102015213012A1 (de) 2015-07-10 2017-01-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3706152A1 (de) * 1987-02-26 1988-09-08 Sueddeutsche Kuehler Behr Verfahren zur steuerung einer kraftfahrzeugklimaanlage und kraftfahrzeugklimaanlage zur durchfuehrung des verfahrens
DE4303533A1 (de) 1993-02-06 1994-08-11 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Verfahren zur Begrenzung der Heißgastemperatur in einem Kältemittelkreislauf und Expansionsventil
DE10053203A1 (de) * 1999-10-28 2001-06-07 Denso Corp Kühlmittelzyklus-System mit überkritischem Kühlmitteldruck
DE102004005802A1 (de) 2004-02-06 2005-08-25 Lauda Dr. R. Wobser Gmbh & Co. Kg. Verfahren zur Regelung einer Kältemaschine nach dem Verdampferprinzip sowie Anordnung zur Ausübung des Verfahrens
US20100161134A1 (en) * 2006-08-09 2010-06-24 Calsonic Kansei Corporation Variable capacity compressor controller and variable capacity compressor control method
DE102012217980A1 (de) 2012-10-02 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kältemittelkreislauf, der wahlweise zum Heizen und Kühlen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs geeignet ist
DE102015213012A1 (de) 2015-07-10 2017-01-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020115264A1 (de) 2020-06-09 2021-12-09 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Betrieb einer Kompressionskälteanlage und zugehörige Kompressionskälteanlage

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