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Die
Erfindung betrifft eine Klimasteuerungseinrichtung bzw. eine Klimaanlage
eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs.
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Eine
Einrichtung dieser Art umfasst gewöhnlich einen von einem Kältemittel
durchquerten Klimakreislauf, der mit einem Verdampfer, einem Verdichter
bzw. Kompressor, einem Verflüssiger
bzw. Kondesator und einem Druckminderer ausgestattet ist. Im Allgemeinen
ist ein Gebläsemotor
dazu bestimmt, einen Luftstrom für
die Kühlung
des Fahrzeugmotors zu erzeugen. Dieser Luftstrom durchquert darüber hinaus
den Verflüssiger,
um ihn zu kühlen.
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In
der Praxis wird der Gebläsemotor über ein Steuermodul
versorgt, um seine Drehzahl und somit den den Verflüssiger durchquerenden
Luftdurchsatz zu variieren.
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Die
Kälteleistung
des Klimakreislaufs kann zum Einen durch die Abweichung zwischen
dem Hochdruck des Kühlmittels
am Austritt des Verdichters und dem Niederdruck des Mittels am Eintritt
des Verdichters, und zum Anderen über die Quantität der den
Verdichter durchquerenden Luft bestimmt werden.
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Im
Allgemeinen gibt ein Fahrgast im Fahrgastraum über ein Steuerelement eine
Anweisung bezüglich
der im Fahrgastraum gewünschten
Kälteleistung.
Wenn eine Erhöhung
dieser Kälteleistung gewünscht wird,
folgt eine Zunahme der Abweichung zwischen den oben genannten Hoch-
und Niederdruckwerten und eine Drehzahlerhöhung des Gebläsemotors.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus dem Dokument
DE 197 43 828 bekannt,
das als nächstkommender
Stand der Technik erachtet wird.
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Wenn
jedoch der Verflüssiger
ausreichend belüftet
wird, insbesondere durch eine hohe Geschwindigkeit des Fahrzeugs
oder einen auf das Fahrzeug auftreffenden Wind, besteht keine Notwendigkeit,
die Drehzahl des Gebläsemotors
in Gang zu bringen oder zu erhöhen.
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Bei
bekannten Klimasteuerungseinrichtungen des oben genannten Typs bedingt
ein Befehl zur Erhöhung
der Kälteleistung
des Kreislaufs systematisch eine zumindest stufenweise Erhöhung der Drehzahl
des Gebläsemotors
und dessen elektrischer Versorgung. Es kommt vor, insbesondere wenn
das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, dass die Vorrichtung unnötigerweise
ausgelöst
oder die Drehzahl des Gebläsemotors
unbeabsichtigt erhöht
wird, was zu einer schnelleren Abnutzung des Letzteren und zur Verschwendung
der elektrischen Versorgungsleistung führt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird sich die Situation verbessern.
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Die
Erfindung bietet dazu eine Klimasteuerungseinrichtung des zuvor
beschriebenen Typs, in der aber Mittel zum Erfassen eines Parameters
vorgesehen sind, der für
den den Verflüssiger
durchquerenden Luftdurchsatz charakteristisch bzw. repräsentativ
ist, wobei der besagte Luftdurchsatz den vom Gebläsemotor
erzeugten Luftdurchsatz umfasst oder nicht. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst ein Regelungsmodul, dazu bestimmt, mit den besagten Mitteln
zusammenzuwirken und fähig,
für einen gegebenen
Luftdurchsatz einen Maximalwert der elektrischen Versorgung des
Gebläsemotors
abzuschätzen.
Das Regelungsmodul kann somit mit dem Steuermodul zusammenwirken,
um die elektrische Versorgung des Gebläsemotors in Abhängigkeit
vom Luftdurchsatz im Wesentlichen auf diesen Maximalwert zu beschränken.
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Auf
diese Weise wird die elektrische Versorgung des Gebläsemotors
auf einen Maximalwert beschränkt,
geschätzt
in Abhängigkeit
des den Verflüssiger
durchquerenden Lufdurchsatzes. Diese Luft kann zumindest teilweise
aus dem vom Gebläsemotor
erzeugten Luftstrom und/oder von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
und/oder eines auf das Fahrzeug auftreffenden Windes herrühren. Schätzungsweise
besteht gemäß der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs und, genauer gesagt, gemäß dem Geschwindigkeitsdifferenzial
zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Windgeschwindigkeit,
keine Notwendigkeit mehr, den den Verflüssiger durchquerenden Luftdurchsatz
durch eine Leistungserhöhung
des Gebläsemotors über einen
Maximalwert hinaus zu erhöhen,
selbst wenn eine Kälteleistungserhöhung des Kreislaufs
gewünscht
ist. Der Hochdruckwert am Austritt des Verdichters hingegen kann
im Verhältnis zur
gewünschten
Kälteleistung
noch steigen.
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Aus
Sicherheitsgründen
darf dieser Hochdruckwert aber den von den Herstellern festgelegten Mindestwert
nicht überschreiten.
Außerdem
richtet sich die Wahl der Funktion des Gebläsemotors vorrangig nach dem
Fahrzeugmotor. In der Praxis ist ein Motortemperaturfühler vorgesehen,
der mit dem Steuermodul des Gebläsemotors
verbunden ist um diesen Einzuschalten und/oder dessen Drehzahl zu variieren.
Wenn also der Motor ein Einschalten oder eine Variation der Drehzahl
des Gebläsemotors
erfordert, wird dieses Einschalten oder diese Erhöhung wirksam,
selbst wenn die Versorgung des Motors den vom Regelungsrmodul der
erfindungsgemäßen Klimasteuerungseinrichtung
geschätzten
Maximalwert erreicht hat. Vorteilhafterweise ist das Regelungsmodul
mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler verbunden und berücksichtigt
die Fahrzeuggeschwindigkeit für
die Ermittlung des Maximalwerts der elektrischen Versorgung des
Gebläsemotors.
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In
einer ausgereifteren Ausführungsform
ist das Regelungsmodul mit einem Anemometer verbunden, der angeordnet
ist, um eine Luftgeschwindigkeit einer auf dem Fahrzeug auftreffenden
Luft zu bestimmen, die proportional zum Luftdurchsatz ist, der den
Verflüssiger
durchquert und nicht vom Gebläsemotor
erzeugt wird. Das Regelungsmodul berücksichtigt somit eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder
einen auf das Fahrzeug auftreffenden Wind, um den besagten Maximalwert
der elektrischen Versorgung des Gebläsemotors zu ermitteln.
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Nach
einer anderen vorteilhaften Eigenschaft der Erfindung ist das Regelungsmodul
außerdem
angeordnet, um den Maximalwert der elektrischen Versorgung des Gebläsemotors
für eine
vom Klimakreislauf vorgegebene Kälteleistung
zu schätzen,
die einem vorgegebenen Hochdruckwert des Kühlmittels am Austritt des Verdichters
entspricht.
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Es
sind vorteilhafterweise Mittel vorgesehen, um einen Parameter zu
erhöhen,
der für
einen Hochdruck des Kältemittels
am Austritt des Verdichters charakteristisch bzw. repräsentativ
ist.
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Es
ist besonders vorteilhaft, dass das Regelungsmodul fähig ist,
zusätzlich,
für einen
gegebenen Luftdurchsatz, einen Wert der elektrischen Versorgung
des Gebläsemotors
zu ermitteln, der niedriger als der besagte Maximalwert ist, in
Abhängigkeit
von einer Verringerung des Hochdrucks auf Hochdruckwerte, die niedriger
sind als der besagte vorausbestimmte Wert. Das Regelungsmodul ist
angeordnet, um mit dem Steuermodul zusammenzuwirken, damit die elektrische
Versorgung des Gebläsemotors
auf einen Wert eingestellt werden kann in Übereinstimmung mit einem Hochdruckwert,
der niedriger als der vorausbestimmte Wert ist.
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Somit
ist für
eine gegebene Kälteleistung
die elektrische Versorgung des Gebläsemotors auf einen Maximalwert
beschränkt,
der in Abhängigkeit
eines auf den Verflüssiger
treffenden Luftdurchsatzes geschätzt
wird.
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Vorzugsweise
ist das Regelungsmodul angeordnet, um die Übereinstimmung zwischen dem Wert
der elektrischen Versorgung des Gebläsemotors und einem Hochdruckwert,
der niedriger als der vorausbestimmte Hochdruckwert ist, gemäß einem gewählten Modell
mit einer im Wesentlichen quadratischen reziproken Variation zu
ermitteln.
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In
einer ausgereiften Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung Mittel, um einen Parameter zu bestimmen,
der für
einen Niederdruck des Kältemittels
am Eintritt des Verdichters charakteristisch bzw. repräsentativ
ist. Das Regelungsmodul wird daher ausgelegt, um die Übereinstimmung
des Versorgungswerts mit der Hochdruckverringerung in Abhängigkeit
von diesem Niederdruck der Flüssigkeit zu
ermitteln.
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Vorzugsweise
ist der Verdichter von der Art „mit externer Kontrolle" und das Regelungsmodul
ist mit einem Sensor für
den elektrischen Strom der Versorgung des Kompressors verbunden,
wobei dieser elektrische Strom für
den Niederdruck des Mittels am Eintritt des Verdichters charakteristisch
bzw. repräsentativ
ist.
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In
einer Ausführungsvariante,
nach der der Verdichter von der Art „mit interner Kontrolle" ist, ist das Regelungsmodul
mit einem Temperaturfühler des
Luftstroms am Austritt des Verdampfers verbunden, wobei diese Temperatur
für den
Niederdruck der Flüssigkeit
am Eintritt des Verdichters charakteristisch bzw. repräsentativ
ist.
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Weitere
Eigenschaften und Vorzüge
der Erfindung werden ersichtlich bei der Durchsicht der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, auf denen:
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die 1 eine
schematische Ansicht des Klimakreislaufs der Vorrichtung nach der
Erfindung ist, wobei der Verflüssiger
des Kreislaufs von einem zumindest teilweise vom Gebläsemotor
erzeugten Luftstrom durchquert wird;
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die 2 den
Verlauf des Niederdrucks am Eintritt eines Verdichters mit externer
Kontrolle einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
in Abhängigkeit
eines elektrischen Steuerstroms eines Ventils des Verdichters darstellt;
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die 3 den
Verlauf einer elektrischen Versorgungsspannung des Gebläsemotors
in Abhängigkeit
des Hochdrucks am Austritt des Verdichters darstellt, wobei diese
Spannung vom Regelungsmodul der Vorrichtung gemäß der Erfindung angepasst wird;
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die 4 den
Verlauf einer optimalen Versorgungsspannung des Gebläsemotors
in Abhängigkeit
der Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt; und
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die 5 den
Verlauf eines allgemeinen Leistungskoeffizienten des Klimakreislaufs
und des Gebläsemotors
bei im Wesentlichen konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit und Kälteleistung
in Abhängigkeit
der Versorgungsspannung des Gebläsemotors darstellt.
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Die
Zeichnungen umfassen im Wesentlichen wesentliche Elemente. Sie können somit
nicht nur zu einem besseren Verständnis der Beschreibung sondern
gegebenenfalls zur Definition der Erfindung beitragen.
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Zunächst wird
auf die 1 Bezug genommen, um eine Klimasteuerungseinrichtung
gemäß der Erfindung,
ausgestattet mit einem Regelungsmodul REG für die Drehzahl eines Gebläsemotors
zu beschreiben.
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Die
Vorrichtung umfasst einen mit einem Verdichter 1, einem
Verflüssiger 2,
einem Druckminderer 3 und einem Verdampfer 4 ausgestatteten
Klimakreislauf. Dieser Kreis lauf wird von einer Kühlflüssigkeit
(Freon oder Sonstigem) durchlaufen. Am Austritt des Verdampfers 4 befindet
sich die Flüssigkeit
größtenteils
im gasförmigen
Zustand und weist einen Niederdruck BP auf. Im Verdichter 1 steigt
ihr Druck bis zu einem Hochdruckwert HP. Beim Durchqueren des Verflüssigers 2 geht
die Flüssigkeit
größtenteils
vom gasförmigen
in den flüssigen
Zustand über
und weist einen Hochdruck HP auf. Das größtenteils flüssige Kühlmittel
wird danach im Druckminderer 3 auf den Niederdruck BP entspannt.
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Ein
Gebläsemotor,
der elektrisch mit der Spannung U versorgt wird, umfasst einen Motor 5, der
dazu bestimmt ist, einen Propeller 6 zum Drehen zu bringen.
Die Drehbewegung der Blätter
dieses Propellers 6 erzeugt einen Luftstrom F, der einen Kühler 11 des
Motors M des Kraftfahrzeugs durchquert. Dieser Luftstrom F durchquert
außerdem
den Verflüssiger 2.
Am Eintritt des Verflüssigers 2 befindet
sich das Kühlmittel
hauptsächlich
im gasförmigen Zustand
mit dem Hochdruck HP. Im Verflüssiger
geht es vom gasförmigen
in den flüssigen
Zustand über. Der
Verflüssiger
gibt Wärme
an den Luftstrom F ab, um diese Aggregatzustandsänderung zu ermöglichen.
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Am
Eintritt des Verdampfers 4 dagegen weist das Kältemittel
einen flüssigen
Zustand und einen Niederdruck BP auf. Im Verdampfer geht das Kühlmittel
vom flüssigen
in den gasförmigen
Zustand über.
In der Praxis gibt die in einer Belüftungs-, Heiz- und Klimaanlage 10 abgegebene
Luft beim Durchqueren des Verdampfers 4 seine Wärme ab,
damit das Kühlmittel
in den gasförmigen
Zustand übergehen
kann. Diese auf diese Weise gekühlte
Luft kann anschließend
im Fahrgastraum des Fahrzeugs (nicht dargestellt) im Hinblick auf
seine Klimatisierung belüftet
werden.
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Im
beschriebenen Beispiel ist der Verdichter 1 von der Art
mit „externer
Kontrolle". Aus
diesem Grund umfasst er ein elektronisches Ventil, dessen Funktion
von außen über einen
Steuerstrom i gesteuert wird. Unter Bezugnahme auf 2 äußert sich eine
Intensitätserhöhung dieses
Steuerstroms in einer Verringerung des Niederdrucks des Kältemittels in
dem Bereich des Klimakreislaufs, der vom Druckminderer und vom Verdichter
auf der Seite des Verdampfers 4 eingegrenzt wird. In der
Praxis variiert der Steuerstrom i zwischen zwei Grenzwerten Imin
und Imax, zwischen denen der Niederdruck BP am Eintritt des Verdichters 1 bis
auf einen Wert Bpcyl sinkt, wobei dieser Niederdruckmindestwert
einem vom Verdichter 1 erreichten maximalen Hubraum entspricht.
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In
der Praxis wird die Versorgungsspannung U des Motors 5 des
Gebläsemotors über ein
Steuermodul COM angepasst. Auf diese Weise ist dieses Steuermodul
in der Lage, Befehle zu empfangen und den Wert der Versorgungsspannung
U in Abhängigkeit
dieser Befehle anzupassen. Eine Änderung
der Versorgungsspannung U äußert sich
schließlich
in einer Änderung
der Drehzahl des Gebläsemotors
und darüber
hinaus in der Änderung
des von ihm erzeugten Luftdurchsatzes. In der Praxis wird ein Temperaturfühler TM
des Motors M mit dem Modul COM verbunden, damit der Gebläsemotor
sich im Falle einer Ü-berhitzung des Motors
einschaltet oder seine Drehzahl erhöht. Wenn dagegen die Temperatur
des Motors TM unter einen ausgewählten
Schwellenwert sinkt, verringert das Modul COM die Drehzahl des Gebläsemotors
oder unterbricht seinen Betrieb.
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In
der Klimasteuerungseinrichtung gemäß der Erfindung empfangt das
Modul COM außerdem einen
Befehl von einem Regelungsmodul REG. Das Regelungsmodul REG empfängt zuerst
einen Befehl ORD, normalerweise von einem, dem Insassen im Fahrgastraum
zur Verfügung
stehenden, Steuerelement aus, bezogen auf eine für den Klimakreislauf gewünschte Kälteleistung
und entsprechend einer gewünschten
aerothermischen Konfigurierung der Klimatisierung im Fahrgastraum.
Ein Steuermodul des elektrischen Stroms i (nicht dargestellt) empfangt diesen
Befehl ORD und passt somit den Intensitätswert des Steuerstroms i des
Ventils des Verdichter an. Wenn insbesondere eine Erhöhung der
Kälteleistung
des Kreislaufs gewünscht
ist, steigt die Intensität i
des Steuerstroms und folglich die Abweichung zwischen dem Niederdruck
BP und dem Hochdruck HP.
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In
bekannten Klimasteuerungseinrichtungen äußert sich eine Erhöhung der
gewünschten
Kälteleistung
auch in einer zumindest stufenweisen systematischen Erhöhung der
Drehzahl des Gebläsemotors
im Hinblick auf die Zunahme des von ihm erzeugten Luftdurchsatzes,
der später
den Verflüssiger 2 durchquert.
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In
der Klimasteuerungseinrichtung gemäß der Erfindung berücksichtigt
das Regelungsmodul REG eine Luftgeschwindigkeit einer äußeren Luft, die
auf das Fahrzeug auftrifft. Das Regelungsmodul passt somit die Versorgungsspannung
U des Gebläsemotors
an, in dem es mit dem Steuermodul COM des Gebläsemotors zusammenwirkt. Das
Regelungsmodul der Vorrichtung gemäß der Erfindung begrenzt insbesondere
die Versorgungsspannung U des Gebläsemotors in Abhängigkeit
einer äußeren Luftgeschwindigkeit
Vext. Diese äußere Luftgeschwindigkeit
Vext kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit, aber auch von der Geschwindigkeit
eines auf das Fahrzeug auftreffenden Windes abgeleitet werden.
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Das
Modul REG schätzt
somit den Maximalwert Umax (3) der Versorgungsspannung
in Abhängigkeit
dieser äußeren Luftgeschwindigkeit
Vext und steuert das Steuermodul COM, damit die Versorgungsspannung
Umax nicht überschritten
wird.
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Unter
Bezugnahme auf die 4 scheint bei einer vorgegebenen
Fahrzeuggeschwindigkeit (nicht null) eine höhere Versorgungsspannung nicht
notwendig zu sein. Die Anmelderin hat festgestellt, dass bei einer
gegebenen, im Wesentlichen konstanten Kälteleistung, die Versorgungsspannung
U, die erforderlich ist, damit der Gebläsemotor die oben genannte Kälteleistung
aufrecht erhalten kann, in Abhängigkeit
der Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt (4). Auf diese
Weise schätzt
das Regelungsmodul REG der Vorrichtung gemäß der Erfindung eine optimale
(maximale) Versorgungsspannung, insbesondere in Abhängigkeit
der Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei einer gegebenen Kälteleistung
sinkt normalerweise die Versorgungsspannung U des Gebläsemotors,
die für die
Aufrechterhaltung dieser Kälteleistung
erforderlich ist, von 12 Volt, wenn das Fahrzeug im Leerlauf läuft, auf
eine Spannung, die sich bei ungefähr 3 Volt stabilisiert, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit 100 km/h übersteigt.
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In
der Praxis ist eine Verbindung des Regelungsmoduls mit einem Geschwindigkeitsfühler des Kraftfahrzeugs
(beispielsweise mit dem Kilometerzähler des Armaturenbretts oder
Sonstigem) vorgesehen. Das Modul REG ermittelt eine Übereinstimmung
zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der
vom Verflüssiger
empfangenen Luft. In einer ausgereiften Ausführungsform kann außerdem ein
Anemometer für
die Geschwindigkeitsmessung der Luft vorgesehen sein, der von einem
auf das Fahrzeug auftreffenden Wind angeregt wird.
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Im
Folgenden wird versucht, einen Leistungskoeffizienten des Klimakreislaufs,
genannt COP, bei einer gegebenen Kälteleistung Pf, in Abhängigkeit
der mechanischen Leistung des Gebläsemotors, genannt P5, und der
mechanischen Leistung des Verdichters, genannt P1, zu optimieren.
Dieser Leistungskoeffizient kann aus der folgenden Beziehung abgeleitet
werden: COP = Pf/(P1 + P5)
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Im
Allgemeinen kann der Zusammenhang zwischen der Spannung U des Gebläsemotors
und der Intensität
eines zwischen seinen Verbindungsklemmen zirkulierenden elektrischen
Stroms I ausgedrückt
werden durch: U = |Z|·I + k,wobei k eine Konstante
und Z die Impedanz ist.
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Bei
einer Schätzung
des Wirkungsgrades des Generators des Gebläsemotors auf einen Wert von
ungefähr
50 %, ergibt sich die Leistung P5 des Gebläsemotors aus: P5
= 2·U(U – k)/|Z|
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Die
Leistung P1 des Verdichters lässt
sich definieren durch: P1 = a·θ + b,wobei θ sein Verdichtungsverhältnis darstellt
und a und b eigentliche Parameter des Verdichters sind (in der Praxis,
verbunden mit seiner Drehgeschwindigkeit).
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Der
Leistungskoeffizient COP lässt
sich somit darstellen als: COP = Pf/(a·θ + b + 2U(U – k)/|Z|)
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Bei
einer im Wesentlichen konstanten Kälteleistung Pf muss der Term
im Nenner minimal sein, damit dieser Koeffizient COP optimal wird.
Die folgende Beziehung muss folglich erfüllt sein: dP/dθ = a + (2·(2U – k)/|Z|)·(dU/dθ) = 0oder
auch: dU/dθ = –a/(2·(2U – k)/|Z|)
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Das
Verdichtungsverhältnis θ hängt ab vom Hochdruck
HP und vom Niederdruck BP, so dass klassischerweise gilt: dθ =
dHP·BPFolglich, dHP = [–2·BP·(2U – k)/(|Z|·a)]·dU
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Es
muss angemerkt werden, dass der Term dHP/dU eine Abweichung (Erhöhung oder
Verringerung) des Hochdrucks HP in Abhängigkeit der Spannung U darstellt.
Ausgehend von einem Fühler,
der die Funktion hat, den Steuerstrom i des Verdichters zu bestimmen,
oder einfacher gesagt, ausgehend von einer Verbindung des Moduls
REG mit dem Steuermodul des Verdichters, leitet das Regelungsmodul den
Niederdruckwert ab (2).
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Somit
ist der Leistungskoeffizient COP optimal, wenn für das Verhältnis der Abweichungen des Hochdrucks
HP und der Versorgungsspannung U in erster Ordnung gilt: |ΔHP/ΔU| = (2·BP·(2U – k)/|Z|)/a
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Unter
Bezugnahme auf die 5 steigt der Leistungskoeffizient
COP und fällt
anschließend
in Abhängigkeit
der Spannung an den Verbindungsklemmen des Gebläsemotors. Sein optimaler (maximaler)
Wert COPopt wird für
einen ausgewählten Wert
der Versorgungsspannung U, entsprechend einem Hochdruckwert HP,
erreicht. Allerdings bleibt der Wert der Spannung U unter seinem
Höchstwert
Umax, der wiederum in Abhängigkeit
der äußeren Luftgeschwindigkeit
Vext und unabhängig
vom Hochdruckwert HP geschätzt
wird.
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Dagegen
bleibt eine Geschwindigkeitsverringerung des Gebläsemotors
zulässig,
insbesondere, wenn der Druck HP sinkt. Im Folgenden wird ein Modell
zur Regulierung der Spannung U in Abhängigkeit des Druckes HP vorgeschlagen.
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Um
einen optimalen Leistungskoeffizienten COP beizubehalten, muss die
Spannung U die folgende Beziehung in Abhängigkeit des Druckes HP erfüllen: HP = (U2 – k·U)·(2·BP)/(|Z|·a) + c
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Mit
HPc wird der Hochdruck am Austritt des Verdichters bezeichnet, wenn
Letzterer einen maximalen Hubraum und einen Steuerstrom i nahe dem Wert
Imax aufweist. Bezüglich
der Steuerung des Verdichters mit maximalem Hubraum wird versucht, den
Druck BP und insbesondere den Druck HP, sowie sein Verdichtungsverhältnis zu
minimieren. Damit ein Hochdruck HP kleiner als HPc erreicht wird, beträgt die Versorgungsspannung
des Gebläsemotors
Null und die oben genannte Konstante c entspricht dem Druck HPc.
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Hiervon
wird die Abweichung (3) der Spannung U in Abhängigkeit
des Druckes HP abgeleitet, damit die Werte von U kleiner sind als
Umax: U = 1/2·[k + (k2 +
2·a·(HP – HPc)·|Z|/BP)½] (1)
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Der
Regelungsmodul REG wird gemäß einer anderen
vorteilhaften Eigenschaft der Erfindung ausgelegt, um die Versorgungsspannung
des Gebläsemotors
in Abhängigkeit
des Druckes HP zu stabilisieren, um Werte zu erreichen, die kleiner
als der Wert Umax sind.
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Wenn
jedoch der Hochdruckwert HP am Austritt des Verdichters 1 einen
Schwellenwert HPs übersteigt,
bleibt die Versorgungsspannung U konstant auf dem Wert Umax.
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Um
den Druckwert HP zu erhöhen,
ist ein Druckfühler
am Austritt des Verdichters 1 im Kühlkreislauf (von der Seite
des Verflüssigers)
vorgesehen. Dieser Fühler
wird mit dem Regelungsmodul REG verbunden.
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Die
Regelung der Versorgungsspannung U des Gebläsemotors erfolgt wie folgt:
- – zunächst ermittelt
das Regelungsmodul eine maximale Spannung Umax in Abhängig keit
der äußeren Luftgeschwindigkeit
Vext;
- – wenn
der Druck HP kleiner als der Druck HPc ist, erteilt das Modul REG
den Befehl für
eine Spannung U gleich null;
- – wenn
der Druck HP größer als
der Druck HPc ist, ermittelt das Regelungsmodul gemäß Gleichung
(1) den entsprechenden Wert von U:
– wenn dieser Wert größer oder
gleich dem Wert Umax ist, schreibt das Modul REG die Spannung Umax
vor;
– wenn
dieser Wert kleiner ist als die Spannung Umax, muss diejenige Spannung
auf den Gebläsemotor
angelegt werden, die gemäß Gleichung (1)
dem vom zuvor genannten Druckfühler
gemessenen Hochdruckwert entspricht.
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Kurz
gesagt, empfangt das Regelungsmodul eine Information bezüglich einer
Geschwindigkeit der auf das Fahrzeug auftreffenden Luft (ausgehend
von einem Geschwindigkeitsfühler
oder Sonstigem). Von dieser Information leitet es eine maximale
Versorgungsspannung Umax des Gebläsemotors ab (4).
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Damit
die Klimasteuerungseinrichtung mit einem optimalen Leistungskoeffizienten
läuft,
reguliert das Modul REG vorteilhafterweise den Spannungswert, der
in Abhängigkeit
des Hochdrucks am Austritt des Verdichters auf den Gebläsemotor
angewendet werden muss. Das Modul REG empfangt somit eine Information
bezüglich
des Druckes HP, sowie eine Information bezüglich des Druckes BP (ausgehend vom
Steuerstrom i) und leitet davon einen Spannungswert U ab. Wenn dieser
Wert größer ist
als der Maximalwert Umax, muss die Spannung Umax an den Gebläsemotor
angelegt werden. Andernfalls wendet das Modul (über das Steuermodul COM) die dem
gemessenen Hochdruck HP entsprechende Spannung U an.
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Selbstverständlich beschränkt sich
die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene, beispielhafte Ausführungsform;
sie erstreckt sich auch auf weitere Ausführungsvarianten.
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Auf
diese Weise wird deutlich, dass die Regelung der Spannung U in Abhängigkeit
des Hochdrucks HP trotz ihrer besonderen Vorteilhaftigkeit in einer
vereinfachten Variante entfallen kann. In diesem Fall kann ausschließlich die
Regelung in Abhängigkeit
der zumindest von der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleiteten äußeren Luftgeschwindigkeit
Vext für
die Festsetzung eines maximalen Wertes Umax der Versorgungsspannung
vorgesehen werden.
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Die
Verwendung des Steuerstromwertes i (2) des Verdichters
für die
Ermittlung des Niederdrucks wurde zuvor unter Bezugnahme auf ein
Beispiel beschrieben. In einer Variante, nach der der Verdichter
von der Art „mit
interner Kontrolle" ist, kann
die Anbringung eines Umgebungstemperaturfühlers am Austritt des Verdichters
vorgesehen werden, wobei diese Temperatur für den Niederdruck BP charakteristisch
bzw. repräsentativ
ist. In einer anderen Variante kann ein Druckfühler direkt am Eintritt des
Verdichters vorgesehen werden.
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In
einer einfacheren Variante kann vorgesehen sein, den Niederdruckwert
BP auf einen Durchschnittswert festzusetzen und eine Regelung der vom
Druck HP abhängigen
Spannung U in Abhängigkeit
dieses Durchschnittswertes vorzunehmen.
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Nach
Gleichung (1) kann das Modul REG der Vorrichtung gemäß der Erfindung
als Variante zur Spannungsregelung U eine Regelung der Intensität I (im
Wesentlichen lineare Variation, dargestellt in 3)
oder der Leistung P5 des Gebläsemotors
in Abhängigkeit
des Hochdruckes HP vornehmen.
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Das
Steuermodul COM und das Regelungsmodul REG können in einer praktischen Ausführungsart
der Erfindung zu einem einzigen Steuerelement, beispielsweise in
einem gemeinsamen elektronischen Steuergerät, zusammengefasst werden.
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Selbstverständlich gelten
die unterschiedlichen Zahlenwerte, die hauptsächlich in den 4 und 5 verwendet
werden, hier unter Bezugnahme auf das Beispiel für spezielle Klimakreisläufe und Gebläsemotoren.