DE102006003226A1

DE102006003226A1 - Vefahren zum Betreiben eines Verdichters für ein Fahrzeug und Verdichter für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006003226A1
Application number: DE200610003226
Authority: DE
Inventors: Ulrich Fochler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verdichters 1 für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Verdichterregelungselektronikelement 8, wobei zur Vermeidung einer Überhitzung des Verdichterregelungselektronikelementes 8 bei laufendem Verdichter 1 von dem Verdichter 1 angesaugtes Sauggas an dem Verdichterregelungselektronikelement 8, das Verdichterregelungselektronikelement 8 abkühlend, vorbeigeführt wird und wobei ein Verdichterantrieb 4 bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Verdichterregelungselektronikelementes 8 eingeschaltet wird. Zudem betrifft die Erfindung einen Verdichter 1 für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verdichters für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Verdichterregelungselektronikelement. Zudem betrifft die Erfindung einen Verdichter für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens mit einem Verdichterantrieb, einem Verdichterregelungselektronikelement und einer Sauggasleitung für von dem Verdichter anzusaugendes Sauggas.

Ein Verfahren der genannten Art zum Betreiben eines Verdichters, das heißt einer Arbeitsmaschine zum Verdichten von Gasen und/oder Dämpfen, und ein Verdichter der genannten Art sind von einer Verdichteranordnung für Personenkraftwagen bekannt. Dabei weist die Verdichteranordnung ein Verdichterregelungselektronikelement, das zur Steuerung und Regelung eines elektrischen Verdichterantriebsmotors eines Verdichterantriebs vorgesehen ist, auf. Bei dem Verdichterregelungselektronikelement handelt es sich um ein sehr temperaturempfindliches Bauteil. Besonders nachteilig ist, dass eine temperaturbedingte Schädigung des Verdichterregelungselektronikelementes zu einer Betriebsstörung, möglicherweise sogar zu einem Ausfall des Verdichters führen kann.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine Gefahr einer Überhitzung des Verdichterregelungselektronikelementes vermindert werden kann. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Gefahr einer Überhitzung des Verdichterregelungselektronikelementes vermieden werden kann.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, wobei bei laufendem Verdichter von dem Verdichter angesaugtes Sauggas an dem Verdichtenegelungselektronikelement das Verdichtenegelungselektronikelement abkühlend vorbeigeführt wird und wobei ein Verdichterantrieb bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Verdichterregelungselektronikelementes eingeschaltet wird. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass das Verdichtenegelungselektronikelement von dem Sauggas, welches der Verdichter im Betrieb ansaugt, gekühlt wird. Damit allein könnte aber noch eine Gefahr einer Überhitzung des Verdichterregelungselektronikelementes während Zeiten eines Stillstandes des Verdichters bestehen; denn das Verdichterregelungselektronikelement unterliegt regelmäßig auch Einflüssen einer Umgebungstemperatur, die je nach Einbauort des Verdichterregelungselektronikelementes sehr hohe Temperaturwerte, zum Beispiel in einem Motorraum des Fahrzeugs weit über 100°C, erreichen kann. Um einer Schädigung bei nicht laufendem Verdichter entgegenzutreten, ist es besonders vorteilhaft, dass die Erfindung ein Einschalten des Verdichterantriebes, wodurch der Verdichter in Lauf gesetzt wird, vorsieht, sobald die vorgegebene Grenztemperatur des Verdichterregelungselektronikelementes erreicht oder überschritten wird. Das heißt der Verdichter beginnt zu laufen, Sauggas anzusaugen und mittels des angesaugten Sauggases das Verdichterregelungselektronikelement zu kühlen, sobald ein Schwellwert der Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes erreicht oder überschritten wird, wenn sich das Verdichterregelungselektronikelement, insbesondere aufgrund von Umgebungstemperatureinflüssen, erwärmt. Bei steigender Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes beginnt der Verdichter somit – sofern er nicht bereits läuft, um zum Beispiel eine Verdichtungsaufgabe wahrzunehmen – zu laufen, wenn die Grenztemperatur, die grundsätzlich auch einstellbar sein kann, erreicht oder überschritten wird. Vorteilhaft verhindert die Erfindung, dass bei abgeschaltetem Verdichterantrieb die Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes zusammenbricht. Insbesondere bietet die Erfindung einen Übertemperaturschutz für das Verdichterregelungselektronikelement. Damit kann der Verdichter auch an besonders heißen Orten des Fahrzeugs, insbesondere im Motorraum und/oder in der Nähe einer Abgasanlage, ohne die Gefahr einer Zerstörung des Verdichterregelungselektronikelementes in das Fahrzeug eingebaut sein. Mit der Erfindung ist es auf einfache Weise möglich, eine Stabilisierung der Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes zu erreichen und die Temperaturempfindlichkeit des Verdichters insbesondere in einem Aus-Betrieb des Verdichters, das heißt bei temporär ausgeschaltetem Verdichterantrieb zu reduzieren.

Der Verdichter kann vorteilhaft mit besonders geringem Energieeinsatz betrieben werden, wenn der Verdichter nach Erreichen oder Überschreiten der Grenztemperatur mit minimaler Leistung angetrieben wird.

Von besonderem Vorteil für eine Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes mit nur geringem Energieeinsatz ist es, wenn der Verdichterantrieb bei Erreichen oder Unterschreiten der Grenztemperatur ausgeschaltet wird; auf diese Weise läuft der Verdichter nicht weiter, wenn eine Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes bei gesunkener Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes nicht mehr erforderlich ist. Um ein wiederholtes Ein- und Ausschalten des Verdichterantriebes bei einem Schwanken der Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes um die Grenztemperatur zu vermeiden, kann es alternativ vorteilhaft sein, wenn der Verdichterantrieb erst bei Erreichen oder Unterschreiten einer Temperaturgrenze, die um einen bestimmten Temperaturdifferenzbetrag unterhalb der Grenztemperatur liegt, ausgeschaltet wird. Das heißt bei sinkender Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes läuft der Verdichter – sofern von ihm nicht zwischenzeitlich eine Verdichtungsaufgabe wahrzunehmen ist – nicht unnötig weiter, wenn die Grenztemperatur oder die vorgenannte Temperaturgrenze erreicht oder unterschritten wird.

Vorzugsweise liegt die die Grenztemperatur in einem Bereich von 90°C bis 100°C, so dass ein in kostengünstiger Weise marktübliche Elektronikbausteine aufweisendes Verdichterregelungselektronikelement ohne aufwendige zusätzliche Vorkehrungen temperatursicher eingesetzt werden kann.

Die oben zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verdichter der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verdichterregelungselektronikelement an der Sauggasleitung angeordnet ist und dass ein Thermoschalter zum Einschalten des Verdichterantriebs bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Verdichterregelungselektronikelementes vorgesehen ist. Die weiteren Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Verdichterregelungselektronikelementes an der Sauggasleitung ist auf einfache Weise eine thermische Koppelung von Verdichtenegelungselektronikelement und durch die Sauggasleitung strömendem Sauggas ermöglicht. Dabei kann das Verdichterregelungselektronikelement auch in die Sauggasleitung hineinragen. Mit Hilfe des erfindungsgemäß vorgesehenen Thermoschalters kann kostengünstig und betriebssicher das Einschalten und gegebenenfalls das Ausschalten des Verdichterantriebes vorgenommen werden; grundsätzlich könnte zwar daran gedacht werden, auf den Thermoschalter zu verzichten, jedoch würde das bedeuten, dass der Verdichter mit zumindest geringer Leistung zur Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes durchlaufen müsste, was einem energieeffizienten Einsatz des Verdichters entgegenstünde. Aufgrund der hohen Energieeffizienz, das heißt des nur geringen Energieeinsatzes zur Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes, eignet sich sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders auch für einen Einsatz in einem Hybridfahrzeug und/oder in einem Brennstoffzellenfahrzeug. Weiterhin bietet die Erfindung einen Verdichterbetrieb mit sehr hoher Betriebssicherheit und ermöglicht die Verwendung von vergleichsweise kostengünstigen Bauteilen für das Verdichterregelungselektronikelement.

Einer besonders gute Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes kann vorteilhaft erreicht werden, wenn das Verdichterregelungselektronikelement ein an der Sauggasleitung angeordnetes Kühlelement zur Wärmekoppelung mit die Sauggasleitung durchströmendem, von dem Verdichter angesaugtem Sauggas aufweist. Dadurch kann in einfacher Weise über das Kühlelement eine große Wärmemenge von dem Verdichterregelungselektronikelement an das die Sauggasleitung durchströmende Sauggas abgegeben werden.

Man könnte sich vorstellen, dass das Verdichterregelungselektronikelement in einfacher Weise beispielsweise mit einer das Kühlelement bildenden Gehäuseoberfläche an der Sauggasleitung anliegt oder einen Bestandteil der Sauggasleitung bildet. Hingegen kann die Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes vorteilhaft weiter verbessert werden, wenn das Kühlelement zumindest eine Kühlrippe aufweist. Vorzugsweise ragt die zumindest eine Kühlrippe in die Sauggasleitung hinein und ist von dem Sauggas bei eingeschaltetem Verdichterantrieb und somit laufendem Verdichter umströmbar.

Eine besonders hohe Zuverlässigkeit und Dauerhaltbarkeit weist der erfindungsgemäße Verdichter auf, wenn der Verdichterantrieb vorteilhaft einen von dem Sauggas umströmbaren Verdichterantriebsmotor, insbesondere einen Verdichterantriebselektromotor, aufweist. Damit wird nicht nur das Verdichterregelungselektronikelement durch Kühlung mittels des Sauggases vor Überhitzung geschützt, sondern auch der Verdichterantriebsmotor.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in der einzigen Figur in einer Schnittansicht einen Verdichter für ein Kraftfahrzeug.
In der einzigen Figur ist ein Verdichter 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem Sauggaseintritt 2 und einem Heißgasaustritt 3 dargestellt. Der Verdichter 1 besitzt einen Verdichterantrieb 4 mit einem Verdichterantriebsmotor 5, der als Verdichterantriebselektromotor ausgebildet ist und dessen Drehung um eine Drehachse 15 bei eingeschaltetem Verdichterantrieb 4 und somit laufendem Verdichter 1 von einem Pfeil 16 dargestellt wird.
Bei eingeschaltetem Verdichterantrieb 4 läuft somit der Verdichter 1 und saugt mittels eines Pfeiles 6 dargestelltes Sauggas, zum Beispiel ein Kältemittel, durch den Sauggaseintritt 2 in eine Sauggasleitung 7 an. Das in den Sauggaseintritt 2 und die Sauggasleitung 7 eintretende Sauggas hat vorzugsweise eine sehr niedrige Temperatur, beispielsweise in etwa 0°C. An der Sauggasleitung 7 ist ein Verdichtenegelungselektronikelement 8 angeordnet, das von dem die Sauggasleitung 7 durchströmenden und an dem Verdichterregelungselektronikelement 8 vorbeiströmenden Sauggas gekühlt wird, wenn der Verdichter 1 in Betrieb ist. Das Verdichterregelungselektronikelement 8 dient einer Steuerung und Regelung des Verdichterantriebes 4, und zwar insbesondere des Verdichterantriebsmotors 5, und weist in diesem Ausführungsbeispiel auf einer Platine einen Drehzahlregler für den Verdichterantriebsmotor 5 und einen DC/AC-Wandler auf.
Außerdem ist auf der Platine ein Thermoschalter 9 vorgesehen. Mittels des Thermoschalters 9 wird der Verdichterantrieb 4 bei steigender Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes 8 bei Erreichen einer bestimmten, vorgegebenen Grenztemperatur des Verdichterregelungselektronikelementes 8 eingeschaltet; alternativ kann das Einschalten des Verdichterantriebes 4 auch erst bei Überschreiten der Grenztemperatur durch die Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes 8 erfolgen. Der Thermoschalter 9 kann in das Verdichterregelungselektronikelement 8 integriert sein. Bei sich abkühlendem Verdichterregelungselektronikelement 8 dient der Thermoschalter 9 dazu, den Verdichterantrieb 4 auszuschalten, wenn die Grenztemperatur oder – in einer alternativen Ausführungsform – eine unterhalb der Grenztemperatur liegende, vorgegebene Temperaturgrenze erreicht oder unterschritten wird. Beispielhaft kann die Grenztemperatur, oberhalb welcher eine temperaturbedingte Schädigung des Verdichterregelungselektronikelementes 8 zu befürchten ist, bei in etwa 100°C liegen: Mit Hilfe des Thermoschalters 9 wird der Verdichter 1 zwangsweise – vorzugsweise mit niedriger Leistung – betrieben, um eine Kühlung des Verdichterregelungselektronikelementes 8 vorzunehmen und die Temperatur des Verdichterregelungselektronikelementes 8 zumindest unter die Grenztemperatur, die beispielsweise in dem Thermoschalter 9 fest eingestellt sein kann und damit vorgegeben ist, abzusenken.
Das Verdichterregelungselektronikelement 8 ist mit einem an der Sauggasleitung 7 angeordneten Kühlelement 10 zur Wärmekoppelung mit die Sauggasleitung 7 durchströmendem, von dem Verdichter 1 angesaugtem Sauggas, das mit Hilfe von Pfeilen 11 dargestellt ist, versehen. Das Kühlelement 10 weist zumindest eine Kühlrippe 12 auf, die in die Sauggasleitung 7 hineinragt und von dem angesaugten Sauggas umströmbar ist.
Nach Durchströmen der Sauggasleitung 7 umströmt das Sauggas den Verdichterantriebsmotor 5 durch Sauggasströmungskanäle 19, wobei in der Figur das Sauggas vor Erreichen des Verdichterantriebsmotors 5 mittels Pfeilen 13 und das Sauggas nach Umströmen des Verdichterantriebsmotors 5 ebenso mittels Pfeilen 14 dargestellt ist. Im weiteren Verlauf tritt das Sauggas allgemein in ein Verdichtungselement 17 ein und verlässt den Verdichter 1 nach Durchströmen des Verdichtungselementes 17 durch den Heißgasaustritt 3 in Richtung eines in die Figur eingezeichneten Pfeiles 18.

1: Verdichter
2: Sauggaseintritt
3: Heißgasaustritt
4: Verdichterantrieb
5: Verdichterantriebsmotor
6: Pfeil
7: Sauggasleitung
8: Verdichtenegelungselektronikelement
9: Thermoschalter
10: Kühlelement
11: Pfeil
12: Kühlrippe
13: Pfeil
14: Pfeil
15: Drehachse
16: Pfeil
17: Verdichtungselement
18: Pfeil
19: Sauggasströmungskanal

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verdichters (1) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Verdichterregelungselektronikelement (8), wobei bei laufendem Verdichter (1) von dem Verdichter (1) angesaugtes Sauggas an dem Verdichtenegelungselektronikelement (8) das Verdichterregelungselektronikelement (8) abkühlend vorbeigeführt wird und wobei ein Verdichterantrieb (4) bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Verdichterregelungselektronikelementes (8) eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (1) nach Erreichen oder Überschreiten der Grenztemperatur mit minimaler Leistung angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterantrieb (4) bei Erreichen oder Unterschreiten der Grenztemperatur ausgeschaltet wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenztemperatur in einem Bereich von 90°C bis 100°C liegt.
Verdichter für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Verdichterantrieb, einem Verdichterregelungselektronikelement und einer Sauggasleitung für von dem Verdichter anzusaugendes Sauggas, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterregelungselektronikelement (8) an der Sauggasleitung (7) angeordnet ist und dass ein Thermoschalter (9) zum Einschalten des Verdichterantriebs (4) bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Verdichterregelungselektronikelementes (8) vorgesehen ist.
Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterregelungselektronikelement (8) ein an der Sauggasleitung (7) angeordnetes Kühlelement (10) zur Wärmekoppelung mit die Sauggasleitung (7) durchströmendem, von dem Verdichter (1) angesaugtem Sauggas aufweist.
Verdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (10) zumindest eine Kühlrippe (12) aufweist.
Verdichter nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterantrieb (4) einen von dem Sauggas umströmbaren Verdichterantriebsmotor (5) aufweist.