DE10357802A1

DE10357802A1 - Fahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE10357802A1
Application number: DE10357802A
Authority: DE
Inventors: Masato Kariya Komura; Kimihiko Kariya Sato; Yasutane Kariya Hijikata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2004-07-01
Also published as: JP2004189175A; US6892549B2; US20040112074A1

Abstract

In einer Fahrzeug-Klimaanlage wird ein Kompressor (4) durch einen Fahrzeugmotor (1) angetrieben und eine Verdrängung des Kompressors wird basierend auf einer Kühllast geregelt. Wenn eine Nachverdampfapparaturlufttemperatur (TE) höher als ein vorgegebener Wert (TEO + beta) ist, wird bestimmt, das die Kühllast groß ist, und der Kompressor wird zwangsweise auf eine maximale Verdrängung geregelt, die größer als ein Steuerwert ist, der basierend auf der Kühllast geregelt wird. Demgemäß kann die Nachverdampfapparaturlufttemperatur (TE) schnell unter den vorgegebenen Wert (TEO + beta) gesenkt werden, sodass eine Antriebszeit des Fahrzeugmotors kürzer gemacht werden kann. Als Ergebnis kann der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors effektiv verbessert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Verstellkompressor, der wenigstens durch einen Fahrzeugmotor angetrieben wird. Die Fahrzeug-Klimaanlage führt eine Klimatisierung der Fahrgastzelle durch Steuern der Ausgabeleistung des Verstellkompressors von außen basierend auf einer Kühllast der Fahrgastzelle durch.

In einer in dem US-Patent Nr. 5,867,996 (entspricht der JP-A-10-236151) beschriebenen Fahrzeug-Klimaanlage wird ein Verstellkompressor durch einen Fahrzeugmotor angetrieben, wenn eine Kühllast der Fahrzeug-Klimaanlage größer als ein vorgegebener Wert ist. Ferner wird der Verstellkompressor, wenn die Kühllast der Fahrzeug-Klimaanlage niedriger als der vorgegebene Wert ist, durch einen Elektromotor angetrieben. Bei dieser Fahrzeug-Klimaanlage wird jedoch die Verdrängung (Ausgabeleistung) des Verstellkompressors basierend auf der Kühllast gesteuert. Deshalb wird die Verdrängung, nachdem die Kühllast höher als der vorgegebene Wert wird, entsprechend der Kühllast langsam erhöht. Als Ergebnis ist eine lange Zeit notwendig, bis die Kühllast niedriger als der vorgegebene Wert wird. In diesem Fall muss der Verstellkompressor durch den Fahrzeugmotor für die lange Zeit angetrieben werden, sodass der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors verschlechtert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht des obigen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugmotors in einer Fahrzeug-Klimaanlage zu verbessern, welche eine Klimatisierung einer Fahrgastzelle durch Steuern der Verdrängung eines Verstellkompressors basierend auf einer Kühllast der Fahrgastzelle von außen durchführt. Der Verstellkompressor kann durch den Fahrzeugmotor angetrieben werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeug-Klimaanlage einen Kühlkreis, der wenigstens einen durch einen Motor angetriebenen Verstellkompressor zum Komprimieren eines Kältemittels und einen Verdampfapparat zum Kühlen der in eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu blasenden Luft durch Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen der Luft und dem durch den Kompressor zugeführten Niederdruck/Niedertemperatur-Kältemittel in dem Kühlkreis enthält. Der Kompressor kann seine Verdrängung von außen einstellen und eine Klimasteuereinheit steuert die Verdrängung des Kompressors basierend auf einer Kühllast in der Fahrgastzelle. In der Fahrzeug-Klimaanlage gibt die Klimasteuereinheit ein Motorantriebssignal zum Anfordern eines Antriebs des Motors aus und der Kompressor wird durch den Motor angetrieben, wenn die Kühllast größer als ein vorgegebener Wert ist. Andererseits verhindert die Klimasteuereinheit eine Ausgabe des Motorantriebssignals, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist. Außerdem steuert die Klimasteuereinheit, wenn die Kühllast größer als der vorgegebene Wert ist, die Verdrängung des Kompressors wenigstens für eine vorgegebene Zeit auf einem Steuerwert größer als ein basierend auf der Kühllast gesteuerter Wert. Demgemäß kann die Kühllast, wenn die Kühllast größer als der vorgegebene Wert ansteigt, schnell kleiner als der vorgegebene Wert verringert werden und eine Betriebszeit des Motors nur für die Fahrzeug-Klimaanlage kann reduziert werden. So kann der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors effektiv verbessert werden.

Vorzugsweise wird der Kompressor durch einen Elektromotor betrieben, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor gestoppt ist. Deshalb kann kalte Luft in die Fahrgastzelle geblasen werden, selbst wenn die Kühllast kleiner als der vorgegebene Wert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert die Klimasteuereinheit die Verdrängung des Kompressors auf einen Steuerwert größer als den basierend auf der Kühllast gesteuerten Wert, unmittelbar nachdem die Kühllast größer als der vorgegebene Wert wird. Ferner steuert die Klimasteuereinheit die Verdrängung des Kompressors auf den Steuerwert größer als den basierend auf der Kühllast gesteuerten Wert, bis die Kühllast niedriger als der vorgegebene Wert wird. Zum Beispiel ist der Steuerwert größer als der basierend auf der Kühllast gesteuerte Wert eine maximale Verdrängung des Kompressors.

Zum Beispiel berechnet die Klimasteuereinheit die Kühllast basierend auf wenigstens einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur des Verdampfapparats und einer Zieltemperatur des Verdampfapparats. Alternativ berechnet die Klimasteuereinheit die Kühllast basierend auf wenigstens einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur der Luft unmittelbar nach Durchströmen des Verdampfapparats und einer Zieltemperatur der Luft unmittelbar nach Durchströmen des Verdampfapparats.

Vorzugsweise verhindert die Klimasteuereinheit, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor gestoppt ist, die Ausgabe des Motorantriebssignals. In diesem Fall kann eine Motorstartfrequenz reduziert werden und der Kraftstoffverbrauch des Motors kann weiter verbessert werden. Ferner wird der Kompressor durch den Motor betrieben, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist und gleichzeitig bestimmt wird, dass der Motor betrieben wird. In diesem Fall kann der Kompressor durch effektive Verwendung des Betriebs des Motors betrieben werden.

Obige sowie weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flussdiagramm eines durch eine Klimasteuereinheit durchgeführten Steuerprozesses gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
3 eine Graphik einer Beziehung zwischen einer Ziel-Lufttemperatur TAO und einer Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
4 eine Graphie einer Beziehung zwischen einer Nachverdampfapparatlufttemperatur TE und Ein/Aus-Zuständen eines Motorantriebssignals Sen, eines Elektromotorantriebssignals Smo und eines Kupplungsverbindungssignals Scl gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
5 ein Zeitdiagramm einer Beziehung zwischen einer Ablaufzeit und einer Antriebsquelle eines Kompressors, einer Verdrängung des Kompressors und der Nachverdampfapparatlufttemperatur TE gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen allgemeinen Aufbau einer Fahrzeug-Klimaanlage. In 1 ist eine Antriebsriemenscheibe 2 an einer Ausgangswelle eines Fahrzeugmotors 1 zum Fahren eines Fahrzeugs vorgesehen und wird so gedreht, dass sie mit einem Betrieb des Fahrzeugmotors 1 wirkverbunden ist.
Eine Aufnahmeriemenscheibe 6 ist an einer Antriebswelle eines Kompressors 4 vorgesehen, der ein Teil eines Fahrzeug-Kühlkreises 5 ist. Die Aufnahmeriemenscheibe 6 und eine Drehwelle einer Magnetkupplung 3 sind auf der gleichen Achse angeordnet. Ein als Antriebskraftübertragungselement verwendeter Riemen 7 ist auf die Antriebsriemenscheibe 2 und die Magnetkupplung 3 gehängt. Auf diese Weise wird, wenn die Magnetkupplung erregt wird, sodass sie durch die Aufnahmeriemenscheibe 6 mit dem Kompressor 4 verbunden ist, der Kompressor 4 durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben und betrieben.
Der Kompressor 4 kann nicht nur durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben werden, sondern auch durch einen in einem Fahrzeug eingebauten Elektromotor 9. Der Elektromotor 9 wird durch Aufnehmen elektrischer Energie von einer Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt) betrieben. Eine Antriebsriemenscheibe 10 ist an einer Ausgangswelle des Elektromotors 9 vorgesehen. Ein als Antriebskraftübertragungselement benutzter Riemen 8 ist auf die Antriebsriemenscheibe 10 und die Auf nahmeriemenscheibe 6 gehängt. Somit wird, wenn der Kompressor 4 durch den Elektromotor 9 angetrieben wird, während ein Betrieb des Fahrzeugmotors 1 gestoppt ist, die Verbindung zwischen dem Fahrzeugmotor 1 und dem Kompressor 4 durch Abschalten der Magnetkupplung 3 unterbrochen. Dann wird der Kompressor 4 durch den Elektromotor 9 angetrieben und betrieben. Der Kompressor 4 ist aus einem Verstellkompressor aufgebaut, der seine Verdrängung von außen verändern kann. Insbesondere kann als Kompressor 4 ein Taumelscheiben-Verstellkompressor mit einem Magnetventil 4a verwendet werden. Bei dem Taumelscheiben-Verstellkompressor wird ein Winkel einer Taumelscheibe durch Steuern eines Drucks in einer Kurbelkammer (nicht dargestellt) verändert, sodass seine Verdrängung verändert wird.
Der Kühlkreis 5 enthält den Kompressor 4, einen Kondensator 11, ein Auffanggefäß 12, ein Expansionsventil 13, einen Verdampfapparat 14 und dergleichen. Der Kondensator 11 kondensiert und verflüssigt das durch den Kompressor 4 komprimierte und von ihm ausgegebene Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel. Das Auffanggefäß trennt das kondensierte und verflüssigte Kältemittel in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel. Das Expansionsventil 13 dekomprimiert und dehnt das aus dem Auffanggefäß 12 ausströmende flüssige Kältemittel und der Verdampfapparat 14 verdampft das ausgedehnte Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel von dem Expansionsventil 13.
Eine Klimaeinheit 100 zum Zuführen klimatisierter Luft in eine Fahrgastzelle enthält ein Klimagehäuse 101 zum Bilden eines Luftkanals, durch welchen Luft in die Fahrgastzelle strömt. Die Klimaeinheit 100 enthält einen Lüfter 102 zum Blasen der Luft in dem Luftkanal des Klimagehäuses 101, den Verdampfapparat 14, einen Heizkern 103 und eine Luftmischklappe 104. Der Verdampfapparat 14 ist in dem Klimagehäuse 101 so angeordnet, dass das Kältemittel in dem Verdampfapparat 14 durch Aufnehmen von Wärme von der Luft in dem Luftkanal des Klimagehäuses 101 verdampft wird. Deshalb wird die durch den Verdampfapparat 14 strömende Luft gekühlt. Der Heizkern 103 ist stromab des Verdampfapparats 14 in dem Klimagehäuse 101 angeordnet, um die hindurch strömende Luft mittels Motorkühlwassers als Wärmequelle zu erwärmen. Die Luftmischklappe 14 ist angeordnet, dass eine durch den Heizkern 103 strömende Luftmenge und eine an dem Heizkern 103 vorbei strömende Luftmenge eingestellt werden, sodass man klimatisierte Luft mit einer vorgegebenen Temperatur erhalten kann. Mehrere Luftauslässe, aus welchen klimatisierte Luft zum Oberkörper und Unterkörper eines Fahrgasts und zu einer Innenseite einer Windschutzscheibe in der Fahrgastzelte geblasen wird, sind in dem Klimagehäuse 101 stromab des Heizkerns 103 vorgesehen.
Eine Klimasteuereinheit (Klima-ECU) 15 ist eine Computereinheit mit einem Zentralprozessor (CPU), einem Festwertspeicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und dergleichen. Wenn ein als Fahrzeugschalter verwendeter Zündschalter 16 eingeschaltet wird, wird der Klima-ECU 15 von der Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt) elektrische Energie zugeführt. Signale werden der Klima-ECU 15 von einem Innenlufttemperatursensor 17, einem Außenlufttemperatursensor 18, einem Sonnenlichtsensor 19, einem Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20, einer Temperatureinstellvorrichtung (Schalter) 21, einem Klimaschalter 22 und dergleichen eingegeben. Der Innenlufttemperatursensor 17 erfasst eine Lufttemperatur in der Fahrgastzelle und der Außenlufttemperatursensor 18 erfasst eine Außenlufttemperatur außerhalb der Fahrgastzelle. Der Sonnenlichtsensor 19 erfasst eine in die Fahrgastzelle strahlende Sonnenlichtmenge und der Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20 erfasst eine Lufttemperatur (Nachverdampfapparatlufttemperatur) TE unmittelbar nach Durchströmen des Verdampfapparats 14. Die Temperatureinstellvorrichtung 21 wird zum Einstellen einer Ziel-Lufttemperatur in der Fahrgastzelle verwendet und der Klimaschalter 22 wird zum Einleiten eines Startvorgangs des Kompressors 4 benutzt.
Die Klima-ECU 15 führt basierend auf den oben beschriebenen Eingangssignalen einen vorgegebenen Berechnungsprozess durch. So steuert die Klima-ECU 15 eine Kupplungssteuerschaltung 23, eine Elektromotorantriebsschaltung 24 und die Verdrängungssteuerschaltung 25. Insbesondere steuert die Klima-ECU 15 eine Ausgabe oder eine Nicht-Ausgabe eines Kupplungsverbindungssignals Scl zu der Kupplungssteuerschaltung 23, sodass die Magnetkupplung 3 erregt oder abgeschaltet wird. Die Klima-ECU 15 steuert eine Ausgabe oder eine Nicht-Ausgabe eines Elektromotorantriebssignals Smo zu der Elektromotorantriebsschaltung 24, sodass der Betrieb des Elektromotors 9 gesteuert wird. Die Klima-ECU 15 steuert eine Ausgabe eines Verdrängungssteuersignals zu der Verdrängungssteuerschaltung 25, sodass das Magnetventil 4a gesteuert wird. Ferner steuert die Klima-ECU 15 eine Ausgabe oder Nicht-Ausgabe eines Motorantriebssignals Sen zu einer Motor- ECU 26. Zum Beispiel gibt die Motor-ECU 26 ein Signal von der Klima-ECU 15 und fahrzeugseitige Anforderungssignale, wie beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, ein und steuert den Ein/Aus-Betrieb des Fahrzeugmotors 1.
Als nächstes wird ein Steuerprozess der Klima-ECU 15 unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben. Wenn der Zündschalter 16 eingeschaltet wird, wird die in 2 dargestellte Steuerroutine gestartet. Dann werden in Schritt S10 die Signale von den Sensoren 17–20, der Temperatureinstellvorrichtung 21 und dem Klimaschalter 22 der Klima-ECU 15 eingegeben. In Schritt S20 wird basierend auf den Signalen von dem Innenlufttemperatursensor 17, dem Außenlufttemperatursensor 18, dem Sonnenlichtsensor 19 und der Temperatureinstellvorrichtung 21 unter Verwendung der folgenden Gleichung (1) eine in die Fahrgastzelle zu blasende Ziel-Lufttemperatur TAO berechnet: TAO = Kset × Tset – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × Ts – C (1)wobei Tset eine durch die Temperatureinstellvorrichtung 21 eingestellte Einstelltemperatur ist, Tr die durch den Innenlufttemperatursensor 17 erfasste Lufttemperatur in der Fahrgastzelle ist, Tam die durch den Außenlufttemperatursensor 18 erfasste Außenlufttemperatur ist und Ts die durch den Sonnenlichtsensor 19 erfasste, in die Fahrgastzelle eindringende Sonnenlichtmenge ist. Ferner sind Kset, Kr, Kam und Ks Wertekoeffizienten entsprechend den Signalen und C ist eine Steuerkonstante. D.h. eine Abweichung zwischen der durch die Temperatureinstellvorrichtung 21 eingestellten Einstelltemperatur Tset und der durch den Innenlufttemperatursensor 17 erfassten Innenlufttemperatur Tr wird unter Verwendung einer Bedingung wie beispielsweise der Außenlufttemperatur Tam und der Sonnenlichtmenge Ts so korrigiert, dass man die Ziel-Lufttemperatur TAO erhalten kann. In Schritt S30 wird eine Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO, welche eine Zieltemperatur der Nachverdampfapparatlufttemperatur TE ist, basierend auf der in Schritt S20 berechneten Ziel-Lufttemperatur TAO unter Verwendung der in 3 dargestellten Graphik berechnet.
In Schritt S40 wird bestimmt, ob der Klimaschalter 22 eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der Klimaschalter 22 in einem ausgeschalteten Zustand ist, muss der Kompressor 4 nicht angetrieben werden. In diesem Fall kehrt die Steuerroutine zu dem Startzustand der Klima-ECU 15 zurück, ohne irgendeinen Steuerprozess durchzuführen.
Wenn sich der Klimaschalter 22 in einem eingeschalteten Zustand befindet, wird in Schritt S50 basierend auf dem fahrzeugseitigen Anforderungssignal, wie beispielsweise dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, bestimmt, ob sich der Fahrzeugmotor 1 in einem Antriebszustand befindet oder nicht. Wenn, basierend auf dem fahrzeugseitigen Anforderungssignal bestimmt wird, dass der Fahrzeugmotor 1 in dem Antriebszustand ist, kann der Kompressor 4 durch die Antriebskraft von dem Fahrzeugmotor 1 angetrieben werden. Deshalb wird in Schritt S60 das Elektromotorantriebssignal Smo nicht ausgegeben (OFF), sondern das Kupplungsverbindungssignal Scl wird ausgegeben (ONI. Auf diese Weise wird der Betrieb des Elektromotors 9 gestoppt, aber die Magnetkupplung 3 wird erregt, sodass der Fahrzeugmotor 1 und der Kompressor 4 miteinander verbunden sind. Demgemäß kann der Kompressor 4 durch den Fahrzeugmotor 1 betrieben werden.
In Schritt S70 wird die Verdrängung des Kompressors 4 basierend auf einer Kühllast des Verdampfapparats 14, d.h. einer Kühllast der Fahrgastzelle geregelt. Zum Beispiel ist die Kühllast des Verdampfapparats 14 die Abweichung zwischen der durch den Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20 erfassten Nachverdampfapparatlufttemperatur TE und der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO. Insbesondere wird die Verdrängung des Kompressors 4 bei einer steigenden Kühllast so gesteuert, dass sie erhöht wird. Anschließend kehrt die Steuerroutine zu dem Startzustand zurück.
Wenn dagegen in Schritt S50 bestimmt wird, dass der Fahrzeugmotor 1 nicht in einem Antriebszustand ist, wird der Kompressor 4 entsprechend der Kühllast in den Schritten S80 – S130 gesteuert. D.h. der Betriebszustand des Kompressors 4 wird gesteuert und die Antriebsquelle des Kompressors 4 und die Verdrängung des Kompressors 4 werden entsprechend der Kühllast geregelt. Insbesondere wird in Schritt S80 basierend auf der Nachverdampfapparatlufttemperatur TE und der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO die Kühllast bestimmt. Wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE niedriger als ein erster vorgegebener Wert (z.B. die Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO + α) ist, wird bestimmt, dass die Kühllast klein ist, sodass der Kompressor nicht angetrieben werden muss. Deshalb werden in diesem Fall in Schritt S90 das Motorantriebssignal Sen, das Elektromotorantriebssignal Smo und das Kupplungsverbindungssignal Scl nicht ausgegeben (OFF), wie in 4 dargestellt. Auf diese Weise wird der Fahrzeugmotor 1 nicht betrieben, der Elektromotor 9 wird nicht betrieben und die Magnetkupplung 9 wird abgeschaltet. D.h. in diesem Fall wird der in Schritt S50 bestimmte Motorstoppzustand beibehalten.
Wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der erste vorgegebene Wert (TEO + α) und niedriger als eine zweite vorgegebene Temperatur (TEO + β) ist, wird bestimmt, dass die Kühllast mittel (d.h. Zwischenniveau) ist. Hierbei gilt α < β. In diesem Fall werden in Schritt S100 das Motorantriebssignal Sen und das Kupplungsverbindungssignal Scl nicht ausgegeben (OFF), aber das Elektromotorantriebssignal Smo wird ausgegeben (ON), wie in 4 dargestellt. D.h. die Klima-ECU 15 verhindert eine Ausgabe des Motorantriebssignals Sen und eine Ausgabe des Kupplungsverbindungssignals Scl. Demgemäß stoppt der Fahrzeugmotor 1, die Magnetkupplung 3 wird abgeschaltet und der Elektromotor 9 wird angetrieben. Dann wird in Schritt S110 die Verdrängung des Kompressors 4 geregelt. Weil in diesem Ausführungsbeispiel die Ausgangsleistung des Elektromotors 8 zum Antreiben des Kompressors 4 nicht so groß ist, kann die Verdrängung des Kompressors 4 nicht so geregelt werden, dass sie groß ist. Demgemäß wird der Kompressor 4, wenn die Kühllastmittel ist (d.h. das Zwischenniveau), auf eine vorgegebene Zwischenverdrängung (zum Beispiel auf 40% seiner maximalen Verdrängung) geregelt. Anschließend kehrt die Steuerroutine zum Startzustand zurück. Wenn hier der Elektromotor 9 eine große Ausgangsleistung hat, kann die Verdrängung des Kompressors 4 entsprechend der Kühllast geregelt werden.
Wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) ist, wird die Kühllast in Schritt S80 als groß bestimmt und die Steuerroutine geht weiter zu Schritt S120. In Schritt S120 werden das Motorantriebssignal Sen und das Kupplungsverbindungssignal Scl ausgegeben (ON), aber das Elektromotorantriebssignal Smo wird nicht ausgegeben (OFF), wie in 4 dargestellt. Auf diese Weise wird der Fahrzeugmotor 1 angetrieben, die Magnetkupplung 3 wird erregt und der Elektromotor 9 stoppt.
In Schritt S130 wird die Verdrängung des Kompressors 4 geregelt. Diese Regelung ist ein Hauptteil der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Verdrängung des Kompressors 4 auf einen Steuerwert geregelt, der größer als ein Steuerwert ist, der basierend auf der Kühllast bestimmt wird. Wenn zum Beispiel die Kühllast groß ist, wird die Verdrängung des Kompressors 4 auf eine maximale Verdrängung (d.h. 100%-Verdrängung) geregelt. Anschließend kehrt die Steuerroutine zum Startzustand zurück.
Als nächstes werden Vorteile gemäß diesem Ausführungsbeispiel Bezug nehmend auf 5 beschrieben. Wie oben beschrieben, wird in diesem Ausführungsbeispiel, wenn der Kompressor 4 durch den Elektromotor 9 angetrieben wird, der Kompressor 4 auf der mittleren Verdrängung (z.B. 40% der maximalen Verdrängung) geregelt. Wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE aufgrund eines Temperaturanstiegs der Einleitungsluft (d.h. Innenluft oder Außenluft) übermäßig ansteigt, kann deshalb diese Temperatur der Nachverdampfapparatlufttemperatur TE durch die mittlere Verdrängung des Kompressors 4, d.h. durch eine mittlere Kältemittelströmungsmenge in dem Verdampfapparat 14 nicht reduziert werden. Daher steigt die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der zweite vorgegebene Wert (d.h. TEO + β). In diesem Fall wird die Antriebsquelle des Kompressors 4 von dem Elektromotor 9 zum dem Fahrzeugmotor 1 geändert. Obwohl die Verdrängung des Kompressors 4 aufgrund dieses Wechsels der Antriebsquelle erhöht wird, sinkt eine tatsächliche Temperatur des Verdampfapparats 14 nicht schnell. Selbst wenn die tatsächliche Temperatur des Verdampfapparats 14 beginnt, zu sinken, steigt die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE aufgrund einer Ansprechverzögerung des Nachverdampfapparatlufttemperatursensors 20.
Falls die Verdrängung des Kompressors 4 basierend auf der Kühllast, d.h. der Abweichung zwischen der Nachverdampfapparatlufttemperatur TE und der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO geregelt wird, steigt die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE langsam, sodass die Verdrängung des Kompressors 4 langsam ansteigt, wie durch strichpunktierte Linien in 5 dargestellt. Weil die Verdrängung des Kompressors 4 nicht schnell ansteigen kann, ist es schwierig, die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE schnell zu senken. Nach Ablauf einer langen Zeit beginnt die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE zu sinken und wird niedriger als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β). Dann wird die Antriebsquelle des Kompressors 4 von dem Fahrzeügmotor 1 zu dem Elektromotor 9 gewechselt. Bei dieser Regelung des Vergleichsbeispiels wird der Fahrzeugmotor 1 für eine lange Zeit angetrieben, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors verschlechtert wird.
Dagegen wird in diesem Ausführungsbeispiel der Kompressor 4 auf die maximale Verdrängung geregelt, direkt nachdem die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) wird. Deshalb kann, wie durch durchgezogene Linien in 5 dargestellt, die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE schnell niedriger als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) reduziert werden. Als Ergebnis kann die Antriebszeit des Fahrzeugmotors 1 gegenüber dem Vergleichsbeispiel um eine in 5 dargestellte Zeitdauer A reduziert werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors 1 effektiv verbessert wird.
Ferner wird in diesem Ausführungsbeispiel, nachdem die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE niedriger als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) sinkt, der Kompressor 4 durch den Elektromotor 9 angetrieben. Deshalb kann, selbst wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE niedriger als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) sinkt, kalte Luft in die Fahrgastzelle geblasen werden. Ferner wird der Kompressor 4 auf die maximale Verdrängung geregelt, unmittelbar nachdem die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) wird. Deshalb kann die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE schnell unter den zweiten vorgegebenen Wert (TEO + β) gesenkt werden und der Betrieb des Fahrzeugmotors 1 kann in kurzer Zeit gestoppt werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors 1 weiter verbessert wird.
Ferner wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Kompressor 4 auf die maximale Verdrängung geregelt, bis die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE unter den zweiten vorgegebenen Wert (TEO + β) sinkt. Deshalb kann die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE schnell unter den zweiten vorgegebenen Wert (TEO + β) gesenkt werden. So kann der Betrieb des Fahrzeugmotors 1 für eine kurze Zeit gestoppt werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors 1 weiter verbessert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, sind selbstverständlich für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen offensichtlich.
Zum Beispiel wird in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel als Kompressor 4 ein Hybrid-Kompressor, der sowohl durch den Fahrzeugmotor 1 als auch den Elektromotor 9 angetrieben wird, benutzt. Jedoch kann die oben beschriebene Steuerung auch für einen Kompressor verwendet werden, der nur durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben wird. Auch in diesem Fall kann der Kraftstoffverbrauch effektiv verbessert werden.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Kompressor 4, wenn die Kühllast groß ist, d.h. wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) ist, auf der maximalen Verdrängung (100%-Verdrängung) geregelt. Jedoch kann der Kompressor 4 auch auf einer Verdrängung geregelt werden, die höher als ein Steuerwert ist, der basierend auf der Kühllast geregelt wird. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Kompressor 4 auf der maximalen Verdrängung geregelt, unmittelbar nachdem die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) wird. Jedoch kann der Kompressor 4 auch nach einer vorgegebenen Zeit, nachdem die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE höher als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) wird, auf die maximale Verdrängung oder auf eine Verdrängung höher als der Steuerwert, der basierend auf dieser großen Kühllast bestimmt wird, geregelt werden. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Kompressor 4 auf die maximale Verdrängung geregelt, bis die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE niedriger als der zweite vorgegebene Wert (TEO + β) wird. Jedoch kann der Kompressor 4 zum Beispiel auch auf die maximale Verdrängung geregelt werden, bis eine durch eine Zählvorrichtung wie beispielsweise einen Timer gezählte Zeit abläuft. Hierbei kann der Kompressor 4 auf eine beliebige Verdrängung höher als der Steuerwert, der basierend auf dieser großen Kühllast geregelt wird, geregelt werden, bis die vorgegebene Zeit abläuft. Anschließend kann die Verdrängung des Kompressors 4 im allgemeinen entsprechend der Kühllast geregelt werden.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Magnetkupplung 3 zwischen dem Fahrzeugmotor 1 und dem Kompressor 4 vorgesehen. Die Magnetkupplung 3 wird erregt, wenn der Kompressor 4 durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben wird, und wird abgeschaltet, wenn der Kompressor 4 durch den Elektromotor 9 angetrieben wird. Jedoch kann auf die Magnetkupplung 3 auch verzichtet werden. In diesem Fall wird zum Beispiel die Antriebskraft des Fahrzeugmotors 1 immer auf den Kompressor 4 übertragen, während der Elektromotor 9 mit dem Kompressor 4 durch eine Einwegekupplung verbunden ist. Wenn der Kompressor 4 durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben wird, kann der Betrieb des Elektromotors 9 durch die Einwegekupplung gestoppt werden. Der Kompressor 4 kann durch den Elektromotor 9 durch die Einwegekupplung angetrieben werden. In diesem Fall wird der Kompressor 4, wenn der Betrieb des Elektromotors 9 gestoppt wird, auf einer minimalen Verdrängung geregelt werden, sodass er im wesentlichen gestoppt wird.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Kühllast basierend auf der Abweichung zwischen der Nachverdampfapparatlufttemperatur TE und der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO berechnet. Jedoch kann die Kühllast auch basierend auf einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur des Verdampfapparats 14 und einer Zieltemperatur des Verdampfapparats 14 berechnet werden. In diesem Fall können anstelle der Nachverdampfapparatlufttemperatur TE und der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO die aktuelle Temperatur des Verdampfapparats 14 und die Zieltemperatur des Verdampfapparats 14 benutzt werden. Alternativ kann die Kühllast auch mittels einer Kältemitteltemperatur oder eines Kältemitteldrucks auf einer Niederdruckseite und einer Ziel-Kältemitteltemperatur oder einem Ziel-Kältemitteldruck auf der Niederdruckseite berechnet werden.
Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Motor (1) zum Fahren des Fahrzeugs, mit einem Kühlkreis (5), der enthält: einen Verstellkompressor (4), der wenigstens durch den Motor angetrieben wird, zum Komprimieren eines Kältemittels, wobei der Kompressor seine Verdrängung von außen einstellen kann, und einen Verdampfapparat (14) zum Kühlen der in eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs geblasenen Luft durch Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen der Luft und dem durch den Kompressor zugeführten Niederdruck/Niedertemperatur-Kältemittel in dem Kühlkreis; und einer Klimasteuereinheit (15) zum Regeln der Verdrängung des Kompressors basierend auf einer Kühllast in der Fahrgastzelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimasteuereinheit (15) ein Motorantriebssignal (Sen) zum Anfordern eines Antriebs des Motors ausgibt und der Kompressor (4) durch den Motor (1) angetrieben wird, wenn die Kühllast größer als ein vorgegebener Wert ist; dass die Klimasteuereinheit (15) eine Ausgabe des Motorantriebssignals (Sen) sperrt, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist; und dass, wenn die Kühllast größer als der vorgegebene Wert ist, die Klimasteuereinheit (15) die Verdrängung des Kompressors (4) wenigstens für eine vorgegebene Zeit auf einen Steuerwert größer als ein Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, regelt.
Klimaanlage nach Anspruch 1, bei welcher die Klimasteuereinheit die Verdrängung des Kompressors auf den Steuerwert größer als der Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, regelt, unmittelbar nachdem die Kühllast größer als der vorgegebene Wert wird.
Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Klimasteuereinheit die Verdrängung des Kompressors auf den Steuerwert größer als der Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, regelt, bis die Kühllast niedriger als der vorgegebene Wert wird.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Steuerwert größer als der Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, eine maximale Verdrängung des Kompressors ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Klimasteuereinheit die Kühllast basierend auf wenigstens einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur des Verdampfapparats und einer Zieltemperatur des Verdampfapparats berechnet.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Klimasteuereinheit die Kühllast basierend auf wenigstens einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur (TE) der Luft unmittelbar nach Durchströmen des Verdampfapparats und einer Zieltemperatur (TEO) der Luft unmittelbar nach Durchströmen des Verdampfapparats berechnet.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor abgeschaltet ist, die Klimasteuereinheit die Ausgabe des Motorantriebssignals sperrt.
Klimaanlage nach Anspruch 7, bei welcher, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor in Betrieb ist, der Kompressor durch den Motor betrieben wird.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor abgeschaltet ist, der Kompressor durch einen Elektromotor betrieben wird.
Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Motor (1) zum Fahren des Fahrzeugs, mit einem Kühlkreis (5), der enthält: einen Verstellkompressor (4), der durch den Motor (1) und/oder einen Elektromotor (9) angetrieben wird, zum Komprimieren eines Kältemittels, wobei der Kompressor (4) seine Verdrängung von außen einstellen kann, und einen Verdampfapparat (14) zum Kühlen der in eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu blasenden Luft durch Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen der Luft und dem durch den Kompressor (4) zugeführten Niederdruck/Niedertemperatur-Kältemittel in dem Kühlkreis (5); und einer Klimasteuereinheit (15) zum Regeln der Verdrängung des Kompressors (4) basierend auf einer Kühllast in der Fahrgastzelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimasteuereinheit (15) ein Motorantriebssignal (Sen) zum Anfordern eines Antriebs des Motors (1) ausgibt und der Kompressor (4) durch den Motor (1) angetrieben wird, wenn die Kühllast größer als ein vorgegebener Wert ist; dass die Klimasteuereinheit eine Ausgabe des Motorantriebssignals sperrt, während sie ein Elektromotorantriebssignal (Smo) zum Anfordern eines Antriebs des Elektromotors (9) ausgibt, und der Kompressor durch den Elektromotor (9) ngetrieben wird, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist; und dass, wenn die Kühllast größer als der vorgegebene Wert ist, die Klimasteuereinheit (15) die Verdrängung des Kompressors (4) wenigstens für eine vorgegebene Zeit auf einen Steuerwert größer als einen Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, regelt.
Klimaanlage nach Anspruch 10, bei welcher die Klimasteuereinheit die Verdrängung des Kompressors auf den Steuerwert größer als der Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, regelt, unmittelbar nachdem die Kühllast größer als der vorgegebene Wert wird.
Klimaanlage nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Klimasteuereinheit die Verdrängung des Kompressors auf den Steuerwert größer als der Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, regelt, bis die Kühllast niedriger als der vorgegebene Wert wird.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welcher der Steuerwert größer als der Wert, der basierend auf der Kühllast geregelt wird, eine maximale Verdrängung des Kompressors ist.
Klimaanlage nach einem Ansprüche 10 bis 13, bei welcher die Klimasteuereinheit die Kühllast basierend auf wenigstens einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur des Verdampfapparats und einer Zieltemperatur des Verdampfapparats berechnet.
Klimaanlage nach einem Ansprüche 10 bis 13, bei welcher die Klimasteuereinheit die Kühllast basierend auf wenigstens einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur (TE) der Luft unmittelbar nach Durchströmen des Verdampfapparats und einer Zieltemperatur (TEO) der Luft unmittelbar nach Durchströmen des Verdampfapparats berechnet.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei welcher, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor gestoppt ist, der Kompressor durch den Elektromotor betrieben wird.
Klimaanlage nach Anspruch 16, bei welcher, wenn die Kühllast gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor betrieben wird, der Kompressor wenigstens durch den Motor betrieben wird.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei welcher, wenn die Kühllast kleiner als ein eingestellter Wert kleiner als der vorgegebene Wert ist, während bestimmt ist, dass der Motor abgeschaltet ist, die Klimasteuereinheit eine Ausgabe des Elektromotorantriebssignals an den Elektromotor sperrt und der Betrieb des Kompressors gestoppt wird.