DE10233628A1 - Kompressor mit integrierter Steuereinheit - Google Patents

Abstract

Ein Kompressor (100) für eine Fahrzeugklimaanlage enthält einen Drucksensor (151a) und eine Drehmoment-Berechnungseinheit (152) zum Berechnen des Kompressordrehmoments. Der Kompressor (100) weist auch eine Kommunikationseinheit (156) auf, die eine Datenübertragung mit anderen Geräten, basierend auf Fahrzeugdatenübermittlungsprotokolle, erlaubt. Die Drehmoment-Berechnungseinheit (152) und die Kommunikationseinheit (156) sind in den Kompressor (100) integriert. Deshalb ist es möglich, das Antriebsmoment schnell zu berechnen, und eine elektronische Motorsteuereinheit (EECU) kann einen Motor (E/G) derart steuern, dass das für den Kompressor (100) erforderliche Drehmoment schnell erzeugt werden kann.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor, der durch eine Energiequelle (einen Fahrzeugmotor) angetrieben wird, und insbesondere einen Fahrzeugklimaanlagen- Kompressor mit einer integrierten Steuereinheit.
• Wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2001-7341 beschrieben, enthält eine typische Fahrzeugklimaanlage einen Kompressor, einen Kondensator, eine Dekompressionseinrichtung, einen Verdampfapparat und eine AECU (elektronische Klimaanlagen-Steuereinheit) zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung, welche den Kompressor einkuppelt und auskuppelt, eines Regelmechanismus, von in dem Fahrgastraum eingebauten Kabineneinheiten, wie beispielsweise eine Luftmischklappe und eine Gebläsemodusklappe, und dergleichen. Die AECU steuert den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Klimaanlagen-Wärmelast (d. h. der Kältemittelkapazität des Verdampfapparats, welche durch die aktuelle Temperatur des Fahrgastraums oder durch eine von den Fahrzeuginsassen ausgewählte Temperatur bestimmt werden kann).
• Trotz der Tatsache, dass die Klimaanlage (d. h. der Kompressor) durch den Motor angetrieben wird, berücksichtigt die AECU im allgemeinen nicht den Fahrzustand des Fahrzeugs (d. h. die Last auf den Motor). Das heißt, im allgemeinen werden Klimaanlagen (Kompressoren) auf der Basis der Klimatisierungslast gesteuert.
• Jedoch ist die Klimaanlage (der Kompressor) der größte Energieverbraucher unter den durch den Motor angetriebenen Zusatzgeräten. Deshalb haben die Schwankungen der Last der Klimaanlage (des Kompressors) einen großen Einfluss auf das Leistungsvermögen des Fahrzeugs.
• Andererseits wurde vorgeschlagen, eine variable Steuerung des Kompressors (eine Steuerung des Ausgabevolumens oder eine Steuerung der Eingriffszeit der elektromagnetischen Kupplung) entsprechend einer Anforderung von einer EECU (einer elektronischen Motor-Steuereinheit), die den Motor steuert, durchzuführen. In diesem Fall wird jedoch, da der Kompressor durch die AECU gesteuert wird, die EECU gezwungen, einen Befehl zum Verändern (Einschränken) der Ausgangsleistung des Kompressors an die AECU zu erzeugen.
• Für die AECU wird jedoch die Anforderung von der EECU als eine Unterbrechungsanforderung vorgesehen und ist nicht in einer für die Klimasteuerung typischerweise durchgeführten Routine enthalten, so dass eine Anforderung von der EECU nach Beendigung der typischen Klimasteuerroutine bearbeitet wird. Daher kann die Anforderung von der EECU nicht schnell bearbeitet werden.
• Im allgemeinen weist die Klimaanlage außerdem einen Drucksensor an der Ausgangsseite des Kondensators zum Erfassen des Drucks des Kältemittels auf, um zu beurteilen, ob das Antriebsmoment des Kompressors passt und ob in der Klimaanlage eine Anomalie auftritt (d. h. ob der Druck auf der Hochdruckseite ungewöhnlich hoch ist). Deshalb muss der Druckverlust im Kondensator berücksichtigt werden. Mit anderen Worten ist der zu beachtende Druckverlust für jeden Fahrzeugtyp anders. Daher war es schwierig, die Anzahl der Verfahrensschritte im Prozess zur Entwicklung der Klimaanlage zu verringern.
• In Anbetracht der oben beschriebenen Tatsachen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kompressor vorzusehen, der zum Beispiel eine einfache Steuerung des Motordrehmoments erlaubt, um die Kraftstoffleistung eines Fahrzeugs zu verbessern und gleichzeitig das Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu verbessern.
• Es ist ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Kompressor (100) vorzusehen, der durch eine Energiequelle (E/G) angetrieben wird. Der Kompressor enthält einen Pumpmechanismus (Cp) zum Einziehen und Ausgeben eines Fluids; eine Drehmoment- Erfassungseinrichtung (151a, 151b und 152) zum Erfassen des Antriebsmoments des Pumpmechanismus (Cp); eine Steuereinrichtung (157) zum Steuern des Pumpwerks des Pumpmechanismus (Cp); und eine Kommunikationseinrichtung (156) zum Kommunizieren mit anderen Geräten (AECU, EECU) zum Übertragen des durch die Drehmoment-Erfassungseinrichtung (151a, 151b und 152) erfassten Antriebsmoments und zum Empfangen eines Befehlssignals für die Steuereinrichtung (157).
• In dem Kompressor kann deshalb das Antriebsmoment durch den Kompressor selbst berechnet werden, so dass die Berechnung des Antriebsmoments im Vergleich zu der Berechnung des Antriebsmoments durch eine elektronische Klimaanlagen-Steuereinheit schneller durchgeführt werden kann.
• Außerdem kann das berechnete Antriebsmoment von dem Kompressor zu anderen Geräten übertragen werden. Deshalb kann eine EECU (Steuereinheit zum Steuern der antreibenden Energiequelle), wenn das berechnete Antriebsmoment zu der EECU übertragen wird, die Energiequelle derart steuern, dass ein dem von dem Kompressor (dem Pumpmechanismus (Cp)) benötigten Drehmoment entsprechendes Drehmoment schnell durch die Energiequelle erzeugt werden kann.
• Außerdem kann das Pumpwerk des Kompressors durch den Kompressor selbst gesteuert werden. Deshalb ist der Kompressor in der Lage, schnell auf eine Anforderung von der EECU (z. B. einen Befehl zum Einschränken des Pumpwerks) zu reagieren.
• Deshalb kann mittels des Kompressors der vorliegenden Erfindung das durch die Energiequelle zu erzeugende Drehmoment einfach gesteuert werden, um die Kraftstoffleistung und das Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu verbessern.
• Informationen über den Ausgangsdruck des Kompressors werden zum Zeitpunkt der Berechnung des Antriebsmoments bestimmt. Deshalb kann der Kompressor der vorliegenden Erfindung zum Beispiel in einer Klimaanlage verwendet werden, und es muss kein zusätzlicher Drucksensor an der Kältemittelausgabeseite eines Kondensators vorgesehen werden. Als Ergebnis muss die Tatsache, dass jeder Fahrzeugtyp einen anderen Druckverlust aufweist, nicht berücksichtigt werden, so dass die Anzahl an Schritten zur Entwicklung der Klimaanlage reduziert wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, die Anzahl an Schritten zur Entwicklung der Klimaanlage verringert und gleichzeitig das Leistungsvermögen des Fahrzeugs verbessert werden.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zumindest der Pumpmechanismus (Cp), die Drehmoment-Erfassungseinrichtung (151a, 151b und 152), die Steuereinrichtung (157) und die Kommunikationseinrichtung (156) Teile einer integralen Einheit.
• Ferner kann gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Steuereinrichtung (157) einen Regelmechanismus (Vc), der das Ausgabevolumen des Pumpmechanismus (Cp) verändert, und eine Steuereinheit (154), welche den Betrieb des Regelmechanismus (Vc) elektrisch steuert, aufweisen.
• Außerdem kann gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Steuereinrichtung (157) eine elektromagnetische Kupplung (101), die dem Pumpmechanismus (Cp) diskontinuierlich Energie überträgt, und eine Steuerschaltung (155), welche die elektromagnetische Kupplung (101) steuert, aufweisen.
• Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinrichtung (157) den anderen Geräten (AECU, EECU) durch die Kommunikationseinrichtung (156) ein Signal übertragen, wenn ein durch die Drehmoment-Erfassungseinrichtung (151a, 151b und 152) erfasster Wert über einem vorgegebenen Grenzwert liegt.
• Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Kommunikationseinrichtung (156) auf Fahrzeugdatenübermittlungsprotokollen basieren.
• Demgemäß kann ein existierendes Datenübertragungskabel benutzt werden, so dass kein f spezielles Datenübertragungskabel für die Datenübertragung zusätzlich konstruiert werden muss. Deshalb kann die Anzahl an Datenübertragungskabeln in dem Fahrzeug verringert werden.
• Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Steuersystems der Fahrzeugklimaanlage von Fig. 1;
• Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Kühlschaltung der Fahrzeugklimaanlage von Fig. 1;
• Fig. 4 ist eine Querschnittsdarstellung eines Kompressors der Fahrzeugklimaanlage der Fig. 1 bis 3;
• Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung eines Regelventils des Kompressors von Fig. 5; und
• Fig. 6 ist ein Blockschaltbild des Kompressors von Fig. 4.
• In der vorliegenden Erfindung wird ein Kompressor der vorliegenden Erfindung, der in einer Fahrzeugklimaanlage (einem Dampfkompressions-Kühlsystem) eingesetzt ist, beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung.
• Eine Klimaanlage 1 besitzt ein Gehäuse 2, das einen Luftdurchgang bildet. Das in Strömungsrichtung obere Ende des Gehäuses 2 enthält einen Innenlufteinlass 3 zum Aufnehmen von Luft aus dem Fahrgastraum, einen Außenlufteinlass 4 zum Aufnehmen von Außenluft, und eine Einlassöffnungs-Wechselklappe 5 zum Einstellen des Öffnungsverhältnisses zwischen dem Innenlufteinlass 3 und dem Außenlufteinlass 4.
• In Strömungsrichtung nach der Einlassöffnungs-Wechselklappe 5 befindet sich ein Filter F zum Entfernen von Staub in der Luft und ein Zentrifugalgebläse 7. Die Luft von den Einlässen 3, 4 wird durch das Gebläse 7 zu drei Luftauslassöffnungen 14, 15 und 17 geschickt. Ein Verdampfapparat 9, welcher der Luft Wärme entzieht, ist in Strömungsrichtung nach dem Gebläse 7 positioniert. Das Gesamtvolumen der von dem Gebläse 7 weiter geleiteten Luft strömt durch den Verdampfapparat 9.
• Außerdem ist ein Heizkern 10 zum Erwärmen der Luft vorgesehen und in Strömungsrichtung nach dem Verdampfapparat 9 angeordnet. Der Heizkern 10 erwärmt die Luft unter Verwendung eines Kühlfluids des Motors 11 als Wärmequelle. Der Verdampfapparat 9 ist ein Wärmetauscher auf der Niederdruckseite der Dampfkompressions- Kühlschaltung. Der Verdampfapparat 9 kühlt durch Verdampfen eines Kältemittels. Die Kühlschaltung wird später beschrieben.
• Außerdem ist an dem Gehäuse 2 der Klimaanlage 1 ein Nebendurchgang 12 zum Umgehen des Heizkerns 10 ausgebildet. In Strömungsrichtung vor dem Heizkern 10 befindet sich eine Luftmischklappe 13, die das Verhältnis der durch den Heizkern 10 strömenden Luftstrommenge und der durch den Nebendurchgang 12 strömenden Luftstrommenge einstellt. Die Einstellung des Luftstromverhältnisses erfolgt durch Einstellen der Stellung der Luftmischklappe 13.
• Der stromabwärtige Teil des Gehäuses 2 enthält eine Gesichtsauslassöffnung 14 zum Leiten klimatisierter Luft zum Oberkörper eines Fahrgastes, eine Fußauslassöffnung 15 zum Leiten von Luft zu den Beinen des Fahrgastes, und eine Enteiserauslassöffnung 17 zum Leiten von Luft zur Innenseite einer Windschutzscheibe 16.
• In Strömungsrichtung vor jeder der Luftauslassöffnungen 14, 15 und 17 befindet sich eine Auslasseinstellklappe 18, 19 bzw. 20 zum Einstellen der Öffnung der entsprechenden Auslassöffnung 14, 15, 17. Ferner können die Auslasseinstellklappen 18, 19, 20, die Einlass-Wechselklappe 5 und die Luftmischklappe 13 durch Antriebseinrichtungen M1 und M2 geöffnet und geschlossen werden, die zum Beispiel Servomotoren sind. Auch können die Antriebseinrichtungen M1 und M2 und das Gebläse 7 (der Motor M3 des Gebläses 7) durch die AECU 21 gesteuert werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
• Als nächstes wird die Dampfkompressions-Kühlschaltung beschrieben. Fig. 3 zeigt die Dampfkompressions-Kühlschaltung Rc. Die Bezugsziffer 100 bezeichnet einen Kompressor zum Einziehen und Komprimieren eines Kältemittels. Der Kompressor 100 wird durch einen Fahrzeugmotor E/G angetrieben. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird der Kompressor 100 über eine elektromagnetische Kupplung 101 angetrieben, die diskontinuierlich Energie überträgt. Der Kompressor 100 wird später näher beschrieben.
• In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 200 einen Kondensator (Kühler) zum Kühlen und Kondensieren eines Kältemittels durch Übertragen von Wärme von einem Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel, das von dem Kompressor 100 ausgegeben wurde, an die Außenluft. Die Bezugsziffer 300 bezeichnet eine Dekompressionseinrichtung, die dem Kältemittel, das den Kondensator 200 verlassen hat, Druck nimmt. Die Dekompressionseinrichtung 300 ist ein sogenanntes thermostatisches Expansionsventil, das die Größe seiner Öffnung derart reguliert, dass der Erwärmungsgrad des Kältemittels am Ausgang des Verdampfapparats 9 auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird.
• Ferner werden die folgenden Informationen zu der AECU 21 geschickt. Das heißt, die Eingangssignale der AECU enthalten eine ausgewählte Temperatur Tset eines Temperaturschalters 22, welches die durch einen Fahrgast eingestellte Temperatur ist; eine erfasste Temperatur Tin, welches die durch einen Innenluft-Temperatursensor 23 gemessene Lufttemperatur im Fahrgastraum ist; eine erfasste Temperatur Tout, welches die durch einen Außenluft-Temperatursensor 24 gemessene Temperatur der Außenluft ist; eine erfasste Amplitude einer in den Fahrgastraum eingestrahlten Sonneneinstrahlung, wie sie durch einen Sonnenstrahlungssensor 25 geschätzt wird; eine erfasste Temperatur Te der Luft direkt nach dem Verdampfapparat 9, wie sie durch einen Verdampfapparat- Lufttemperatursensor 26 gemessen wird; und dergleichen. Ferner verwenden die Temperatursensoren 23, 24 und 26 Thermistoren oder dergleichen, in denen der elektrische Widerstand entsprechend der Temperatur variiert.
• Als nächstes wird der Kompressor 100 im Detail beschrieben. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Kompressor 100 ein bekannter Taumelscheiben-Regelkompressor. Eine Taumelscheibe 103 ist bezüglich einer Welle 102 geneigt. Die Taumelscheibe 103 ist koaxial zu der Welle 102 und wird mit ihr zusammen gedreht, um mehrere Kolben (sechs Kolben in diesem Ausführungsbeispiel) 105 hin und her zu bewegen, die mit der Taumelscheibe 103 über Schuhe 104 verbunden sind, um einen Kompressormechanismus Cp zu bilden. Die Kolben 105 sind jeweils in Zylinder Vc eingepasst. Deshalb kann das Volumen jedes Zylinders Vc wiederholt vergrößert und vermindert werden, um das Kältemittel einzuziehen und zu komprimieren.
• Wenn es erforderlich ist, das Ausgabevolumen des Kompressors 100 zu verändern, kann der Druck in der Taumelscheibenkammer (Regeldruckkammer) 106, in der die Taumelscheibe 103 aufgenommen ist, verändert werden, um den Hub der Kolben 105 zu ändern. Das heißt, der Druck in der Taumelscheibenkammer 106 steuert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 103, und der Neigungswinkel steuert den Hub der Kolben 105. Die Taumelscheibenkammer 106 steht über einen Durchgang, der durch eine Drosselvorrichtung wie beispielsweise eine Blende beschränkt wird, mit der Ansaugkammer des Kompressors in Verbindung. Der Druck in der Taumelscheibenkammer 106 kann durch Steuern des Kältemittelstroms zwischen der Taumelscheibenkammer 106 und der Ausgabekammer des Kompressors gesteuert werden. Der Mechanismus, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe 103 verändert, wird als Regelmechanismus Vc bezeichnet.
• Der Kompressor enthält eine erste Ausgabekammer 107, die ein Pulsieren des Drucks vermindert und das aus jedem Zylinder Vc ausgegebene Kältemittel wieder aufnimmt, und eine zweite Abgabekammer 108, die das Kältemittel von der ersten Ausgabekammer 107 zu einer Ausgabeöffnung 109 leitet. Die Ausgabekammern 107, 108 sind miteinander durch einen Verbindungsdurchgang (nicht dargestellt) mit einem bestimmten Durchmesser verbunden. Deshalb kann ein Druckverlust generiert werden, wenn das Kältemittel durch den Verbindungsdurchgang strömt, und der Druck in der zweiten Ausgabekammer 108 ist somit niedriger als der Druck in der ersten Ausgabekammer 107.
• Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung eines Regelventils 110, welches den Druck in der Taumelscheibenkammer 106 regelt. Das Regelventil 110 enthält eine erste Steuereinheit 120, die so betrieben wird, dass die Druckdifferenz zwischen der ersten Ausgabekammer 107 und der zweiten Ausgabekammer 108 auf eine vorgegebene Druckdifferenz (eine Steuerungs-Solldruckdifferenz) Δp eingerichtet wird, und eine zweite Steuereinheit 130 zum Regeln der Steuerungs-Solldruckdifferenz Δp durch Einschränken des Betriebs der ersten Steuereinheit 120.
• Zuerst wird die erste Steuereinheit 120 beschrieben. Die erste Steuereinheit 120 enthält eine erste Steuerkammer 121, welcher der Druck in der ersten Ausgabekammer 107 zugeführt wird. Eine zweite Steuerkammer 122, welcher der Druck in der zweiten Ausgabekammer 108 zugeführt wird, ist ebenfalls in der ersten Steuereinheit 120 ausgebildet. Die Steuerkammern 121, 122 sind voneinander durch einen Steuerkolben 123getrennt. In der ersten Steuerkammer 121 befindet sich eine Schraubenfeder 124 zum Ausüben einer Druckkraft auf den Kolben 123 in die Richtung, in der das Volumen der ersten Steuerkammer 121 größer wird. Eine Stößelstange 125, die mit dem Kolben 123 verbunden ist, nimmt die Kraft der Schraubenfeder 124 und die von der Druckdifferenz zwischen den Steuerkammern 121, 122 resultierende Kraft auf. Die Kraft auf die Stößelstange 125 wird in die Richtung (nach links in Fig. 5) ausgeübt, in der das Volumen der ersten Steuerkammer 121 größer wird, da der Druck der ersten Steuerkammer 121 größer als derjenige der zweiten Steuerkammer 122 ist. Die Bewegung der Stößelstange 125 ist vernachlässigbar, weshalb die auf den Kolben 123 (die Stößelstange 125) durch die Schraubenfeder 124 ausgeübte Kraft als im wesentlichen konstant angesehen werden kann. Die Kraft auf die Stößelstange 125 wird an ein Ventilgehäuse 131 angelegt und ist eine Ventilöffnungskraft.
• Die zweite Steuereinheit 130 übt auf das Ventilgehäuse 131 eine Ventilverschlusskraft aus, die der Ventilöffnungskraft entgegen wirkt. Das Ventilgehäuse 131 reguliert einen Steuerdruckdurchgang 140, durch den das ausgegebene Kältemittel (von der zweiten Ausgabekammer 108) zu der Taumelscheibenkammer 106 strömt. Deshalb reguliert das Ventilgehäuse 131 den Druck der Taumelscheibenkammer 106.
• Ein Kolben (ein bewegbarer Eisenkern) 132 wird durch eine elektromagnetische-Anziehkraft eines Magnetfeldes bewegt, das durch eine Erregerspule 133 erzeugt wird. Ein Anschlag (ein fester Eisenkern) 134 grenzt an den Kolben an, wie in Fig. 5 dargestellt. Der Kolben 132 und der Anschlag 134 werden zueinander hingezogen, wenn die Spule 133 erregt wird. Außerdem übt eine Schraubenfeder 135 eine Kraft aus, die der elektromagnetischen Anziehkraft entgegen wirkt. Da die Bewegung des Kolbens 132 vernachlässigbar ist, kann die durch die Schraubenfeder 135 auf den Kolben 132 ausgeübte Kraft als im wesentlichen konstant angesehen werden.
• Der Kolben 132 und das Ventilgehäuse 131 sind integral miteinander ausgebildet, und die Ventilverschlusskraft (die elektromagnetische Anziehkraft) ist grob proportional zu einem Einschaltverhältnis der elektrischen Energie der Erregerspule 133. Daher wird die Ventilverschlusskraft durch Steuern des Einschaltverhältnisses der Spule 133 reguliert.
• Deshalb wird, wenn die Ventilverschlusskraft durch Erhöhen des Einschaltverhältnisses größer wird, das Ventilgehäuse 131 in Fig. 5 nach rechts verschoben, um den Steuerdruckdurchgang 140 zu drosseln. Als Ergebnis sinkt der Druck in der Taumelscheibenkammer 106 und das Ausgabevolumen des Kompressors 100 steigt. Wenn dagegen die Ventilverschlusskraft durch Reduzieren des Einschaltverhältnisses vermindert wird, wird das Ventilgehäuse 131 in Fig. 5 nach links verschoben, um den Steuerdruckdurchgang 140 zu öffnen. Als Ergebnis steigt der Druck in der Taumelscheibenkammer 106 und das Ausgabevolumen des Kompressors 100 sinkt.
• Wenn die Motordrehzahl steigt, steigt die Drehzahl des Kompressors 100 und der Durchsatz des von dem Kompressor 100 ausgegebenen Kältemittels steigt. Wenn die Ausgaberate des Kompressors 100 steigt, steigt die Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Steuerkammer 121, 122. Deshalb werden die Stößelstange 125 und das Ventilgehäuse 131 in Fig. 5 nach links verschoben, was den Steuerdruckdurchgang 140 öffnet, was wiederum das Ausgabevolumen des Kompressors 100 verringert.
• Wenn dagegen die Motordrehzahl sinkt und entsprechend die Drehzahl des Kompressors 100 sinkt, fällt die Ausgaberate des Kältemittels aus dem Kompressor 100. Wenn die Ausgaberate des Kompressors 100 sinkt, fällt die Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Steuerkammer 121, 122. Deshalb werden die Stößelstange 125 und das Ventilgehäuse 131 in Fig. 5 nach rechts verschoben, was den Steuerdruckdurchgang 140 einschränkt oder drosselt, und als Ergebnis steigt der Ausgabedruck des Kompressors 100.
• Das Ventilgehäuse 131 bewegt sich in eine Stellung, in der die Ventilverschlusskraft und die Ventilöffnungskraft im Gleichgewicht sind. Da die durch die Schraubenfedern 124, 135 ausgeübten Kräfte konstant sind, wird das Ausgabevolumen des Kompressors 100 mechanisch variiert, bis die Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Steuerkammer 121 und 122 die vorgegebene Druckdifferenz (d. h. die Steuerungs- Solldruckdifferenz Δp) erreicht, welche eindeutig durch die Ventilverschlusskraft (die elektromagnetische Anziehkraft) definiert werden kann.
• Deshalb kann durch Steuern des Einschaltverhältnisses der Durchsatz des aktuell von dem Kompressor 100 ausgegebenen Kältemittels unabhängig von der Drehzahl des Motors E/G (der Drehzahl des Kompressors 100) geregelt werden. Deshalb wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Durchsatz des ausgegebenen Kältemittels, der durch das Einschaltverhältnis der Spule 133 bestimmt wird, als Solldurchsatz des ausgegebenen Kältemittels bezeichnet. Die Bestimmung des Einschaltverhältnisses ist somit auch eine Bestimmung des Solldurchsatzes des ausgegebenen Kältemittels.
• Wie in Fig. 3 dargestellt, werden das Einschaltverhältnis der elektrischen Energie der Erregerspule 133 und die EIN/AUS-Steuerung der elektromagnetischen Kupplung 101 durch eine bestimmte ECU oder CECU (eine für den Kompressor bestimmte elektronische Steuereinheit) 150 gesteuert, die in dem Kompressor 100 integriert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die CECU 150 an einem Teil des Kompressors 100 angebracht, an dem das Kältemittel mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur zirkuliert, um die CECU 150 zu kühlen.
• Die CECU 150 empfängt ein den Druck des Kältemittels in der zweiten Ausgabekammer 108 darstellendes Erfassungssignal von einem Drucksensor 151a und ein die Drehzahl des Kompressors 100 darstellendes Signal von einem Rotationssensor 151b. Die CECU 150 enthält ferner eine Drehmoment-Berechnungseinheit 152 zum Berechnen des Drehmoments zum Antreiben des Kompressors 100 entsprechend dem Ausgangssignal des Drucksensors 151a; eine Anomalie-Bestimmungseinheit (Anomalie-Bestimmungseinrichtung) 153 zum Bestimmen, ob in der Kühlschaltung Rc eine Anomalie vorliegt, basierend auf dem Ausgangssignal des Ausgangsdrucksensors 151a (z. B. eine Bestimmung, ob der Ausgangsdruck ungewöhnlich hoch ist); eine Regelventil-Antriebseinheit 154, die ein Einschaltsignal an die Erregerspule 133 sendet; eine Kupplungs- Steuereinheit 155 zum Erzeugen eines an die elektromagnetische Kupplung 101 zu übertragenden EIN/AUS-Signals; und eine Kommunikationseinheit 156 zum Senden und Empfangen von verschiedenen Signalen zwischen der AECU 21 und der EECU (der elektronischen Motor-Steuereinheit). Die verschiedenen zwischen der AECU 21 und der EECU übermittelten Signale enthalten Daten, die das durch die Drehmoment- Berechnungseinheit 152 berechnete Antriebsmoment darstellen, ein Befehlssignal an die Regelventil-Antriebseinheit 154, und ein Anomaliesignal, wenn durch die Anomalie- Bestimmungseinheit 153 eine Hochdruck-Anomalie erfasst wird.
• Außerdem werden, wenn die Anomalie-Bestimmungseinheit 153 eine Hochdruck- Anomalie erfasst (d. h. wenn der Ausgangswert des Drucksensors 151a außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt), ein Anomalie-Bestimmungssignal, um der Kupplungs- Steuereinheit 155 zu befehlen, die Energieübertragung zu blockieren, und ein Signal, um der Regelventil-Antriebseinheit 154 zu befehlen, das Ausgabevolumen zu verringern, oder dergleichen erzeugt, um zu verhindern, dass der Ausgangsdruck weiter ansteigt.
• Die Drehmoment-Berechnungseinheit 152 berechnet das Kompressor-Drehmoment durch Dividieren des Produkts aus dem Kompressorausgangsdruck Pd (dem Ausgangswert des Drucksensors 151a) und der Ausgabekapazität (dem Einschaltverhältnis der elektrischen Energie der Erregerspule 133) durch die Drehzahl des Kompressors 100 (den Ausgangswert des Rotationssensors 151b).
• Die Kommunikationseinheit 156 ist in der Lage, Datensignale basierend auf Fahrzeugdatenübermittlungsprotokollen zu übertragen und zu empfangen. Deshalb kann das Antriebsmoment des Kompressors 100 gemäß Fahrzeugdatenübermittlungsprotokollen zu der EECU, der AECU oder dergleichen übertragen werden.
• Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich, kann die Kompressionsleistung (der Durchsatz des Pumpwerks) des Kompressors 100 durch Steuern des Regelmechanismus Vc mit dem Regelventil 110 oder durch Unterziehen der elektromagnetischen Kupplung 101 einer EIN/AUS-Steuerung gesteuert werden. Deshalb können das Regelventil 110, der Regelmechanismus Vc, die Regelventil-Antriebseinheit 154, die elektromagnetische Kupplung 101 und die Kupplungs-Steuereinheit 155 auch gemeinsam als Energiesteuereinheit (Steuereinrichtung) 157 bezeichnet werden.
• Als nächstes werden die charakteristischen Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Kompressor 100 sein Antriebsmoment berechnen. Deshalb kann die Berechnung des Antriebsmoments im Vergleich zu der Berechnung des Antriebsmoments mit der AECU 21 schneller durchgeführt werden.
• Außerdem kann das berechnete Antriebsmoment von dem Kompressor 100 zu der EECU übertragen werden. Deshalb kann die EECU den Motor derart steuern, dass ein dem durch den Kompressor 100 benötigten Drehmoment entsprechendes Drehmoment schnell durch den Motor erzeugt werden kann.
• Ferner kann die Kompressionsleistung (der Durchsatz des Pumpwerks) des Kompressors 100 durch den Kompressor 100 selbst gesteuert werden. Deshalb ist der Kompressor 100 in der Lage, schnell auf eine Anforderung von der EECU (z. B. einen Befehl zum Einschränken der Kompressionsleistung) zu reagieren.
• Deshalb kann durch Verwendung des Kompressors 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein durch den Motor generiertes Drehmoment einfach gesteuert werden, um die Kraftstoffleistung eines Fahrzeugs und gleichzeitig das Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu verbessern.
• Außerdem sind Informationen über den Ausgangsdruck Pd bei der Berechnung des Antriebsmoments bekannt. Der Kompressor 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält eine Einrichtung zum Berechnen des Antriebsmoments. Deshalb muss in Strömungsrichtung nach dem Kondensator 200 kein Drucksensor vorgesehen werden. Als Ergebnis muss die Tatsache, dass jeder Fahrzeugtyp einen anderen Druckverlust aufweist, nicht beachtet werden und die Anzahl der Entwicklungsschritte der Klimaanlage kann verringert werden.
• Der Drucksensor 151a, der Rotationssensor (der Drehzahldetektor) 151b und die CECU 150 sind in bzw. an dem Kompressor 100 integriert angebracht, so dass die Anzahl an Verdrahtungen wie beispielsweise Bleidrähten für die Sensoren 151a und 151b minimiert werden kann.
• Die Kommunikationseinheit 156 ist so ausgebildet, dass sie Datensignale basierend auf Fahrzeugdatenübermittlungsprotokollen überträgt und empfängt. Deshalb kann ein existierendes Datenübertragungskabel verwendet werden und es muss kein spezielles Datenübertragungskabel für die Datenübertragung zwischen der CECU 150 und der AECU 21 oder der EECU oder dergleichen zusätzlich konstruiert werden. Deshalb kann die Anzahl der Datenübertragungskabel in dem Fahrzeug verringert werden, und die Anzahl der Bauteilkomponenten des Fahrzeugs und die Anzahl der Fertigungsschritte des Fahrzeugs werden reduziert.
Weitere Ausführungsbeispiele
• In dem obigen Ausführungsbeispiel werden sowohl die elektromagnetische Kupplung 101 als auch der Regelmechanismus Vc durch die CECU 150 gesteuert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt, und es kann sein, dass nur eine dieser Einrichtungen durch die CECU gesteuert wird.
• In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kompressor außerdem ein Regelkompressor. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und es kann jede beliebige Kompressorenart eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Kompressor mit fester Kapazität oder ein Verschiebekompressor.

Claims (6)

1. Kompressor (100), der durch eine Energiequelle (E/G) angetrieben wird, mit
einem Pumpmechanismus (Cp) zum Einziehen und Ausgeben eines Fluids;
einer Drehmoment-Erfassungseinrichtung (151a, 151b, 152) zum Erfassen des Drehmoments zum Antreiben des Pumpmechanismus (Cp);
einer Steuereinrichtung (157) zum Steuern des Pumpwerks des Pumpmechanismus (Cp); und
einer Kommunikationseinrichtung (156) für eine Datenübertragung mit einem anderen Gerät (AECU, EECU) zum Übertragen des durch die Drehmoment- Erfassungseinrichtung (151a, 151b, 152) erfassten Drehmoments und zum Empfangen eines Befehlssignals für die Steuereinrichtung (157).

2. Kompressor nach Anspruch 1, bei dem zumindest der Pumpmechanismus (Cp), die Drehmoment-Erfassungseinrichtung (151a, 151b, 152), die Steuereinrichtung (157) und die Kommunikationseinrichtung (156) Teile einer integralen Einheit sind.

3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuereinrichtung (157) aufweist:
einen Regelmechanismus (Vc), der das Ausgabevolumen des Pumpmechanismus (Cp) verändert; und
eine Steuereinheit (154), welche den Betrieb des Regelmechanismus (Vc) elektrisch steuert.

4. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuereinrichtung (157) aufweist:
eine elektromagnetische Kupplung (101), die dem Pumpmechanismus (Cp) diskontinuierlich Energie überträgt; und
eine Steuerschaltung (155), welche die elektromagnetische Kupplung (101) steuert.

5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Steuereinrichtung (157) dem anderen Gerät (AECU, EECU) durch die Kommunikationseinrichtung (156) ein Signal überträgt, wenn ein Ausgabewert der Drehmoment-Erfassungseinrichtung (151a, 151b, 152) über einem vorgegebenen Grenzwert liegt.

6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kommunikationseinrichtung (156) Daten gemäß einem Fahrzeugdatenübermittlungsprotokoll überträgt.