[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Druckregelung in einem
Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für ein Fahrzeug.
[0002] Zur Verbesserung der Innenraumbehaglichkeit und des thermischen Komforts in einem
Fahrzeug wird im Allgemeinen ein Klimatisierungssystem (auch Klimaanlage genannt)
verwendet, das zumindest aus einem Heiz- und Kältemittelkreislauf, einem Klimagerät
und einer Luftführung gebildet ist. Im Heiz- und Kältemittelkreislauf, z. B. einem
so genannten R744-Kältemittelkreislauf (CO2), können unter ungünstigen Bedingungen
unzulässig hohe Druckspitzen auftreten. Beispielsweise kommt es zu hohen Druckspitzen
beim so genannten "Heißstart" verbunden mit sehr hohen Stillstandsdrücken oder bei
sprungförmigem Anstieg der Motor- und damit der Kompressordrehzahl.
[0003] Zur Vermeidung derartiger unzulässiger Hochdruckspitzen ist es einerseits bekannt,
ein Druckbegrenzungsventil im Kältemittelkreislauf vorzusehen. Das Druckbegrenzungsventil
wird dabei als ein zusätzliches Bauteil im oder am Kompressor integriert. Dies wiederum
führt zu einem erhöhten Bauraumbedarf, zu Mehrkosten und zu einem erhöhten Gewicht.
Andererseits ist es bekannt, eine Berstscheibe im Kältemittelkreislauf vorzusehen.
Die normalerweise immer vorhandene Berstscheibe darf jedoch nur im absoluten Ausnahmefall
ansprechen, da dieser Vorgang irreversibel ist. Ein Ausnahmefall ist nur beim Auftreten
eines oder mehrerer Fehler im Klimatisierungssystem gegeben. Unter regulären Betriebsbedingungen,
die aber auch extrem ausfallen können, ist das Ansprechen der Berstscheibe nicht akzeptabel.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Druckregelung
in einem Kältemittelkreislauf anzugeben, welches ohne zusätzliche Bauteile einen umfassenden
Schutz gegen unzulässig hohe Druckspitzen bietet.
[0005] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0006] Beim Verfahren zur Druckregelung in einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage
für ein Fahrzeug wird in einem Basisregelkreis (auch übergeordnete Regelung genannt)
ein Sollwert für eine Verdampfertemperatur vorgegeben, der einem Verdampfertemperatur-Regler
zur Bildung einer Stellgröße zugeführt wird. Anhand der Stellgröße des Verdampfertemperatur-Reglers
wird ein Hochdruck-Sollwert für einen Hochdruck-Regler ermittelt, wobei zur Vermeidung
von Druckspitzen mittels des Hochdruck-Reglers anhand des Hochdruck-Sollwerts eine
primäre und zusätzlich anhand einer Hochdruck-Begrenzung eine sekundäre Stellgröße
zu einer Regeleung des Hochdrucks bestimmt werden.
[0007] Mit anderen Worten: Beim Verfahren zur Druckregelung in einem Kältemittelkreislauf,
bei dem in einem Basisregelkreis ein Sollwert für eine Verdampfertemperatur vorgegeben
wird, die einen Verdampfertemperatur-Regler führt, wobei ein Sollwert für den Hochdruck
mittels einer Basis-Kennlinie aus der Stellgröße des Verdampfertemperatur-Reglers
abgeleitet und ggf. durch eine Korrektur-Kennlinie modifiziert wird und der so erhaltene
Sollwert für den Hochdruck einem Hochdruck-Regler zugeführt wird, der eine erste Stellgröße
(= primäre Stellgröße) ermittelt, wird zusätzlich eine zweite Stellgröße (= sekundäre
Stellgröße) in einem Zusatzregelkreis zur Hochdruckbegrenzung (kurz Hochdruck-Begrenzung
genannt) ermittelt.
[0008] Je nach Art und Auslegung des Verfahrens zur Druckregelung wird die primäre oder
die sekundäre Stellgröße mit einer Übertragungskennlinie in ein pulsweitenmoduliertes
Stellsignal umgesetzt, das einem Regelventil zur Steuerung des Hubvolumens eines Kompressors,
insbesondere eines Kältemittel-Kompressors, zugeführt wird.
[0009] Bei einer möglichen Ausgestaltung der Hochdruck-Begrenzung als PD- oder PID-Regler
wird der Hochdruck-Sollwert um einen Druckwert erhöht. Anschließend wird der Hochdruck-Begrenzung
als Eingangsgröße die Differenz des um den Druckwert modifizierten Hochdruck-Sollwerts
und des Hochdruck-Istwerts zugeführt. D. h. der als ein zusätzlicher Regler ausgebildeten
Hochdruck-Begrenzung wird ein um einen vorgebbaren Druckwert, z. B. 10 bar bis 15
bar, angehobener Hochdruck-Sollwert zugeführt. Die Stellgröße des Hochdruck-Reglers
(= primäre Stellgröße) und die Stellgröße des weiteren Reglers (= sekundäre Stellgröße)
werden anschließend zu einer gemeinsamen Stellgröße verknüpft. Insbesondere wird die
gemeinsame Stellgröße durch eine MIN-Funktion (= Minimalwertbildung) gebildet. Die
gemeinsame Stellgröße, die das Ergebnis dieser Verknüpfung ist (auch resultierende
Stellgröße genannt), wird anhand einer Übertragungskennlinie in das pulsweitenmodulierte
Stellsignal zur Steuerung des Kompressor-Hubvolumens umgesetzt.
[0010] Bei einer alternativen Ausführungsform der Hochdruck-Begrenzung als Komparator wird
diesem der Hochdruck-Istwert zugeführt. Der Komparator kann sowohl softwaremäßig als
auch in zeitkritischen Fällen hardwaremäßig, z. B. in analoger Schaltungstechnik,
ausgebildet sein. Durch Vergleich eines vorgegebenen Maximalwertes für den Hochdruck-Sollwert
mit dem Hochdruck-Istwert, beispielsweise mittels eines Zweipunkt-Reglers mit Schalthysterese,
wird die sekundäre Stellgröße ermittelt. Parallel dazu wird mittels des Hochdruck-Reglers
die primäre Stellgröße mit einer Übertragungskennlinie in eine pulsweitenmodulierte
primäre Stellgröße umgesetzt. Die pulsweitenmodulierte primäre Stellgröße und das
vom Komparator ermittelte Ergebnis des Vergleichs (= sekundäre Stellgröße) werden
durch eine UND-Funktion zu einer gemeinsamen Stellgröße (= resultierende Stellgröße)
verknüpft, die in diesem Ausführungsbeispiel das Stellsignal für das Regelventil zur
Steuerung des Hubvolumens des Kompressors bildet.
[0011] Im Gegensatz zur als PD- oder PID-Regler ausgebildeten dynamischen Hochdruck-Begrenzung
wirkt die Begrenzungsfunktion des Komparators statisch und nicht kontinuierlich, sondern
als reine EIN-/AUS-Funktion. Eine hieraus resultierende Systemunruhe kann bei einigen
Klimatisierungssystemen akzeptabel sein.
[0012] Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt keine Komplett-Abschaltung,
sondern eine kontinuierliche Reduzierung über eine Begrenzungskennlinie. Hierdurch
kann das Verfahren unter Umständen während einer Startphase verbessert werden.
[0013] Bei allen vorgeschlagenen Verfahren zur Hochdruck-Begrenzung kann auch eine etwa
vorhandene Magnetkupplung eines Kältemittel-Kompressors miteinbezogen werden, die
beispielsweise als eine überlagerte EIN-/AUS-Funktion fungiert.
[0014] Bei einer bevorzugten Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Druckregelung in einem
Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage umfasst diese einen Basisregelkreis zur Ermittlung
eines Sollwerts für die Verdampfertemperatur und einen nachgeschalteten Verdampfertemperatur-Regler,
über dessen Stellgröße ein Hochdruck-Sollwert bestimmt wird, wobei dem Verdampfertemperatur-Regler
ein Hockdruck-Regler zur Ermittlung der primären Stellgröße für den Hochdruck und
eine Hockdruck-Begrenzung zur Ermittlung der sekundären Stellgröße für den Hochdruck
nachgeschaltet sind. Bevorzugt ist die Hochdruck-Begrenzung parallel zum Hochdruck-Regler
geschaltet.
[0015] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ohne zusätzliche
Bauteile, wie Druckbegrenzungsventil oder Berstscheibe, ein umfassender Schutz gegen
unzulässig hohe Druckspitzen im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für ein Fahrzeug
unter Umständen rein verfahrensmäßig ermöglicht ist, indem neben der primären Stellgröße
des Hochdruck-Reglers mittels einer Hochdruck-Begrenzung eine sekundäre Stellgröße
zur Bildung eines Stellsignals für ein Kompressor-Regelventil zwecks Steuerung des
Hubvolumens bestimmt wird. Eine derartige Lösung bringt Vorteile durch verringerten
Bauraum und Gewicht des Kältemittelkreislaufs, ein hohes Maß an Betriebssicherheit
durch eine automatische Schutzfunktion und die Vermeidung des Ansprechens irreversibler
Schutzeinrichtungen (wie z. B. einer Berstscheibe) und der damit verbundenen Aufwendungen
für die Wiederinstandsetzung.
[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigen:
- Fig. 1
- schematisch eine Vorrichtung zur Druckregelung in einem Kältemittelkreislauf mit einer
als PD-Regler ausgebildeten Hochdruck-Begrenzung,
- Fig. 2
- schematisch eine alternative Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Druckregelung
in einem Kältemittelkreislauf mit einer als Komparator ausgebildeten Hochdruck-Begrenzung,
- Fig. 3
- schematisch eine alternative Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Druckregelung
in einem Kältemittelkreislauf mit einer kontinuierlichen Hochdruck-Begrenzung, und
- Fig. 4
- ein Diagramm für eine Begrenzungskennlinie in Abhängigkeit vom Hochdruck-Istwert zur
Bestimmung eines Stellsignals für ein Kältemittel-Kompressorventil.
[0017] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
[0018] In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Druckregelung in einem Kältemittelkreislauf
2 eines Klimatisierungssystems 4 (auch Klimaanlage genannt) für ein Fahrzeug dargestellt.
Das Klimatisierungssystem 4 kann auch als eine kombinierte Einrichtung zum Kühlen
oder Wärmen von in einen geschlossenen Raum, z. B. in den Fahrzeuginnenraum, zu führender
Luft ausgebildet sein. Das Klimatisierungssystem 4 umfasst einen Gaskühler 6, einen
Verdampfer 8 und einen dazwischengeschalteten inneren Wärmetauscher 10, bei welchem
ein der Klimatisierung oder Kühlung zugrunde liegender Kreisprozess zum Betrieb des
Klimatisierungssystems 4 auch umgekehrt ausgeführt werden kann, so dass das Klimatisierungssystem
4 auch als Wärmepumpe fungiert. Der Wärmepumpenbetrieb ist nicht Gegenstand der Anmeldung.
Nachfolgend wird das Klimatisierungssystem 4 für den Kältemittelkreislauf 2 näher
beschrieben.
[0019] Der Kältemittelkreislauf 2 stellt ein geschlossenes System dar, in welchem ein Kältemittel
KM, z. B. Kohlendioxid, R134a, R177, vom Gaskühler 6 über den inneren Wärmetauscher
10 zum Verdampfer 8 im Kreislauf geführt wird. Dabei nimmt das Kältemittel KM Wärme
von einer in das Fahrzeug hinein strömenden Luft auf und gibt diese an die Umgebungsluft
wieder ab. Hierzu ist es erforderlich, dass das Kältemittel KM einen hinreichend großen
Temperaturunterschied zur Luft hat. Dazu erfolgt die Abkühlung des Kältemittels KM
durch Druckverlust an einem im Kältemittelkreislauf 2 angeordneten Expansionsorgan
12; die Abkühlung der in den Fahrzeuginnenraum hinein strömenden Luft erfolgt durch
Wärmeaufnahme des Kältemittels KM im Verdampfer 8.
[0020] Im Detail umfasst der Kältemittelkreislauf 2 einen beispielsweise vom Motor des Fahrzeugs
angetriebenen Kompressor 14 oder Verdichter mit einem variablen Hubvolumen H zur Verdichtung
eines gasförmigen Kältemittels KM, z. B. Kohlendioxid. Der Kompressor 14 saugt das
gasförmige Kältemittel KM vom Verdampfer 8 über das Expansionsorgan 12 kommend an.
Das angesaugte gasförmige Kältemittel KM hat eine niedrige Temperatur und einen niedrigen
Druck. Das Kältemittel KM wird durch den Kompressor 14 unter Erhitzung komprimiert
und ändert seinen Aggregatzustand von gasförmig nach flüssig unter gleichzeitiger
Erhitzung. Das gasförmige und heiße Kältemittel KM wird zum Wärmetauscher 6, z. B.
einem Gaskühler oder Kondensator, geführt. Durch die in den Gaskühler 6 hineinströmende
Luft wird das Kältemittel KM abgekühlt.
[0021] Das im Gaskühler 6 abgekühlte Kältemittel KM wird zur anschließenden saugdruckseitigen
Speisung des Kompressors 14 über den inneren Wärmetauscher 10 und über das Expansionsorgan
12 geführt, welches als Drossel arbeitet. Es kommt hierbei zu einer Entspannung des
Kältemittels KM, so dass sich das Kältemittel KM stark abkühlt. Mittels des Expansionsorgans
12 wird das abgekühlte Kältemittel KM in den Verdampfer 8 gespritzt, wo das Kältemittel
KM der eintretenden Luft, z. B. Frischluft, die erforderliche Verdampfungswärme entzieht.
Dadurch kühlt die Luft ab. Die abgekühlte Luft wird über ein nicht näher dargestelltes
Gebläse und über Luftführungen in den Fahrzeuginnenraum geführt. Das Kältemittel KM
wird nach dem Verdampfer 8 über den inneren Wärmetauscher 10 saugdruckseitig dem Kompressor
14 wieder zugeführt.
[0022] Zur Vermeidung von hohen Druckspitzen im Kältemittelkreislauf 2, z. B. beim Heißstart
oder sprunghaften Drehzahlanstieg des Kompressors 14, umfasst die Vorrichtung 1 zur
Druckregelung des Kältemittelkreislaufs 2 eine erweiterte Verdampfertemperatur-Regelung,
die nachfolgend näher beschrieben wird. Die Verdampfertemperatur-Regelung umfasst
eine modifizierte unterlagerte Kältemittel-Hochdruckregelung, die zusätzlich zu der
bekannten Kältemittel-Hochdruckregelung nach dem Stand der Technik einen hochdynamischen
Schutzmechanismus zur Vermeidung von Druckspitzen in Form eines Zusatzregelkreises
aufweist.
[0023] Durch eine hier nicht dargestellte, übergeordnete Regelung wird ein Sollwert SW(VT)
für eine Verdampfertemperatur VT vorgegeben, z. B. gleitend von 2 °C bis 12 °C. Mittels
eines Temperatursensors 16 wird der Istwert IW(VT) für die Verdampfertemperatur VT
am Verdampfer 8 bestimmt. Die Differenz aus dem Sollwert SW(VT) und dem Istwert IW(VT)
für die Verdampfertemperatur VT wird einem Verdampfertemperatur-Regler 18, beispielsweise
einem PI-Regler, zugeführt. Aus der Stellgröße U des Verdampfertemperatur-Reglers
18 wird mittels einer Basis-Kennlinie 20 ein Sollwert SW(HD) für den Hochdruck HD
des Kältemittels KM im Kältemittelkreislauf 2 nach dem Gaskühler 6 abgeleitet.
[0024] Aufgrund der Stoffeigenschaften des Kältemittels KM, z. B. von R744, ist unter Umständen
eine zusätzliche Korrektur-Kennlinie 22 erforderlich, mit der der aus der Basiskennlinie
gewonnene Sollwert SW(HD) für den Hochdruck HD modifiziert wird, um einen korrigierten
oder modifizierten Hochdruck-Sollwert SW(HDm) zu erhalten. Als Eingangsgrößen E1 bis
En zur Korrektur des Sollwerts SW(HD) für den Hochdruck HD anhand der Korrektur-Kennlinie
22 dienen beispielsweise die Lufteintrittstemperatur, die Lufteintriffsfeuchte, die
Luftmenge und/oder die Drehzahl des Kompressors 14.
[0025] Des Weiteren ist zur Ermittlung des Hochdruck-Istwerts IW(HD) ein Drucksensor 19
vorgesehen, der den Hochdruck HD im Kältemittelkreislauf 2 nach dem Gaskühler 6 bestimmt.
Die Differenz aus dem modifizierten Hochdruck-Sollwert SW(HDm) und dem Hochdruck-Istwert
IW(HD) wird einem Hochdruck-Regler 24 als Druckdifferenzwert Δp zugeführt. Anhand
des Druckdifferenzwerts Δp wird mittels des Hochdruck-Reglers 24 eine primäre Stellgröße
Up für den Hochdruck HD zur Steuerung des Hubvolumens H des Kompressors 14 mittels
eines Regelventils 26 bestimmt.
[0026] Dem Hochdruck-Regler 24 ist als Zusatzregelkreis eine Hochdruck-Begrenzung 28 zugeordnet.
Mittels der Hochdruck-Begrenzung 28 wird zur Einstellung des Hochdrucks HD nach dem
Gaskühler 6 neben der primären Stellgröße Up eine sekundäre Stellgröße Us für das
Regelventil 26 des Kompressors 14 bestimmt. Die Hochdruck-Begrenzung 28 (auch zusätzliche
Kältemittel-Hochdruckregelung genannt) wirkt als Schutzmechanismus zur Vermeidung
ungewünschter Hochdruckspitzen. Dazu ist die Hochdruck-Begrenzung 28 parallel zur
regulären Hochdruckregelung ― zum Hochdruck-Regler 24 ― geschaltet.
[0027] Der Hochdruck-Begrenzung 28 wird ein Druckdifferenzwert Δp aus modifiziertem Hochdruck-Sollwert
SW(HDm) und Hochdruck-Istwert IW(HD) zugeführt. Vorzugsweise wird der modifizierte
Hochdruck-Sollwert SW(HDm) um einen Druckwert p, beispielsweise 10 bar bis 15 bar,
angehoben, so dass unter Umständen keine vorzeitige Hochdruck-Begrenzungsmaßnahme
ausgelöst wird. Die Hochdruck-Begrenzung 28 ist beispielsweise als PD-oder PID-Regler
R ausgebildet. Vorteilhaft kann bei einem PID-Regler bei etwaigen Hochdruckspitzen
hochdynamisch das Hubvolumen H des Kompressors 14 reduziert werden.
[0028] Die sekundäre Stellgröße Us der Hochdruck-Begrenzung 28 wird mit der primären Stellgröße
Up des Hochdruck-Reglers 24 über ein MIN-Glied 30 (= MIN-Funktion) verknüpft. Das
Ergebnis der Verknüpfung ist eine resultierende Stellgröße Ug, die hochdynamische
Druckspitzen vermeidet. Die gemeinsame Stellgröße Ug wird mittels eines Pulsweitenmodulators
32 anhand einer Übertragungskennlinie in ein pulsweitenmoduliertes Stellsignal S umgesetzt.
Anschließend wird das pulsweitenmodulierte Stellsignal S dem Regelventil 26 des Kompressors
14 zur Steuerung des Hubvolumens H zugeführt.
[0029] In Fig. 2 ist eine weitere alternative, insbesondere einfache Ausführungsform für
die Vorrichtung 1 zur Druckregelung mit einer statischen sekundären Druckspitzenbegrenzung
durch eine erweiterte Verdampfertemperatur-Regelung dargestellt.
[0030] Dabei ist als Hochdruck-Begrenzung 28 zur Ermittlung der sekundären Stellgröße Us
ein Komparator K vorgesehen. Dazu wird der Hochdruck-Begrenzung 28 der Hochdruck-Istwert
IW(HD) zugeführt. Der Komparator K weist ein hysteresebehaftetes Zweipunktverhalten
mit einem fest vorgegebenen Maximalwert für den Hochdruck-Sollwert SW(HD) auf. Hingegen
der stetigen Funktion der als PD- oder PID-Regler R arbeitenden dynamischen Hochdruck-Begrenzung
28 aus Fig. 1 werden bei der als Komparator K arbeitenden statischen Hochdruck-Begrenzung
28 in Fig. 2 als Ergebnis nur zwei Schaltzustände für die sekundäre Stellgröße Us
eingestellt.
[0031] Zur Ansteuerung des Regelventils 26 wird die primäre Stellgröße Up mittels eines
Pulsweitenmodulators 32 anhand einer Übertragungskennlinie in eine pulsweitenmodulierte
primäre Stellgröße Upm umgesetzt, die über ein UND-Glied 34 (= UND-Funktion) mit der
sekundären Stellgröße Us zu einem Stellsignal S zur Ansteuerung des Regelventils 26
verknüpft wird. Somit wirkt die Begrenzungsfunktion in diesem nach Fig. 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel nicht kontinuierlich, sondern als eine reine EIN-/AUS-Schaltung,
die nur bei unerlaubten Hochdruckwerten aktiviert wird. Daraus ergibt sich eine erhöhte
Systemunruhe, die unter Umständen in Kauf genommen werden kann. Der Komparator K kann
sowohl als Software-Modul als auch in zeitkritischen Fällen hardwaremäßig, z. B. in
analoger Schaltungstechnik, ausgebildet sein.
[0032] In Fig. 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform für die Vorrichtung 1 zur
Druckregelung mit einer dynamischen Druckspitzenbegrenzung durch eine erweiterte Verdampfertemperatur-Regelung
dargestellt. Die Hochdruck-Begrenzung 28 zur Ermittlung der sekundären Stellgröße
Us erfolgt kontinuierlich über die beispielhafte Kennlinie aus Fig. 4.
[0033] Die sekundäre Stellgröße Us der Hochdruck-Begrenzung 28 wird mit der primären Stellgröße
Up des Hochdruck-Reglers 24 über ein MIN-Glied 30 (=MIN-Funktion) verknüpft. Die resultierende
Stellgröße Ug wird mittels eines Pulsweitenmodulators 32 anhand einer Übertragungskennlinie
in ein pulsweitenmoduiiertes Stellsignal S umgesetzt. Anschließend wird das Stellsignal
S dem Regelventil 26 des Kompressors 14 zur Steuerung des Hubvolumens H zugeführt.
Bezugszeichenliste
[0034]
- 1
- Vorrichtung zur Druckregelung
- 2
- Kältemittelkreislauf
- 4
- Klimatisierungssystem
- 6
- Gaskühler
- 8
- Verdampfer
- 10
- innerer Wärmetauscher
- 12
- Expansionsorgan
- 14
- Kompressor
- 16
- Temperatursensor
- 18
- Verdampfertemperatur-Regler
- 19
- Drucksensor
- 20
- Basis-Kennlinie
- 22
- Korrektur-Kennlinie
- 24
- Hochdruck-Regler
- 26
- Regelventil
- 28
- Hochdruck-Begrenzung
- 30
- MIN-Glied
- 32
- Pulsweitenmodulator
- 34
- UND-Glied
- E1 bis En
- Eingangsgrößen
- H
- Hubvolumen des Kompressors
- HD
- Hochdruck
- IW(HD)
- Hochdruck-Istwert
- IW(VT)
- Verdampfertemperatur-Istwert
- K
- Komparator
- KM
- Kältemittel
- p
- Druckwert
- Δp
- Differenzdruckwert
- R
- PD- oder PID-Regler
- S
- Stellsignal für Regelventil
- SW(HD)
- Hochdruck-Sollwert
- SW(HDm)
- modifizierter Hochdruck-Sollwert
- SW(VT)
- Verdampfertemperatur-Sollwert
- U
- Stellgröße für Verdampfertemperatur
- Ug
- gemeinsame Stellgröße für Hochdruck
- Up
- primäre Stellgröße für Hochdruck
- Upm
- pulsweitenmodulierte primäre Stellgröße für Hochdruck
- Us
- sekundäre Stellgröße für Hochdruck
1. Verfahren zur Druckregelung in einem Kältemittelkreislauf (2) einer Klimaanlage (4)
für ein Fahrzeug, bei dem in einem Basisregelkreis ein Sollwert (SW(VT)) für eine
Verdampfertemperatur (VT) vorgegeben wird, der einem Verdampfertemperatur-Regler (18)
zur Bildung einer Stellgröße (U) zugeführt wird, wobei anhand der Stellgröße (U) ein
Hochdruck-Sollwert (SW(HD), SW(HDm)) für einen Hochdruck-Regler (24) ermittelt wird
und mittels des Hochdruck-Reglers (24) anhand des Hochdruck-Sollwerts (SW(HD), SW(HDm))
eine primäre Stellgröße (Up) und anhand einer Hochdruck-Begrenzung (28) eine sekundäre
Stellgröße (Us) zu einer Regelung des Hochdrucks (HD) bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Hochdruck-Begrenzung (28) parallel zum Hochdruck-Regler
(24) geschaltet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem bei einer als PD- oder PID-Regler (R) ausgebildeten
Hochdruck-Begrenzung (28) der Hochdruck-Sollwert (SW(HD), SW(HDm)) um einen Druckwert
(p) erhöht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem bei einer als Komparator (K) ausgebildeten
Hochdruck-Begrenzung (28) dieser der Hochdruck-Istwert (IW(HD)) zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die primäre Stellgröße (Up) und
die sekundäre Stellgröße (Us) für den Hochdruck (HD) schaltungstechnisch zu einer
gemeinsamen Stellgröße (Ug) zur Regelung des Hochdrucks (HD) verknüpft werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die primäre Stellgröße (Up) und die sekundäre Stellgröße
(Us) zur Regelung des Hochdrucks (HD) über eine MIN-Funktion verknüpft werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die primäre Stellgröße (Up) und die sekundäre Stellgröße
(Us) zur Regelung des Hochdrucks (HD) mittels einer UND-Funktion verknüpft werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine der Stellgrößen (Up, Us,
Ug) zur Regelung des Hochdrucks (HD) anhand einer Übertragungskennlinie in ein Stellsignal
(S) zur Steuerung des Hubvolumens (H) eines Kompressors (14) umgesetzt wird.
9. Vorrichtung (1) zur Druckregelung in einem Kältemittelkreislauf (2) einer Klimaanlage
für ein Fahrzeug mit einem Basisregelkreis zur Ermittlung eines Sollwerts (SW(VT))
für eine Verdampfertemperatur (VT) und einem nachgeschalteten Verdampfertemperatur-Regler
(18), anhand dessen Stellgröße (U) ein Hochdruck-Sollwert (SW(HD), SW(HDm)) bestimmt
wird, wobei dem Verdampfertemperatur-Regler (18) ein Hockdruck-Regler (24) zur Ermittlung
einer primären Stellgröße (Up) und eine Hockdruck-Begrenzung (28) zur Ermittlung einer
sekundären Stellgröße (Us) zur Regelung des Hochdrucks (HD) nachgeschaltet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Hochdruck-Begrenzung (28) parallel zum Hochdruck-Regler
(24) geschaltet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Hochdruck-Begrenzüng (28) als PD- oder
PID-Regler (R) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der als PD- oder PID-Regler (R) ausgebildeten
Hochdruck-Begrenzung (28) ein Differenzbildner zur Bestimmung eines Druckdifferenzwertes
(Δp) aus Hochdruck-Sollwert (SW(HD), SW(HDm)) und Hochdruck-Istwert (IW(HD)) vorgeschaltet
ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Hochdruck-Begrenzung (28) als Komparator
(K) ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Komparator (K) in analoger Schaltungstechnik
oder als Software-Modul ausgeführt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei der als Komparator (K) ausgebildeten Hochdruck-Begrenzung
(28) als Eingangsgröße ein Hochdruck-Istwert (IW(HD)) zuführbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Hochdruck-Begrenzung (28) über eine
Kennlinie in Abhängigkeit vom Hochdruck-Istwert (IW(HD)) erfolgt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei die primäre Stellgröße (Up) und
die sekundäre Stellgröße (Us) zur Regelung des Hochdrucks (HD) über ein UND-Glied
(34) verknüpfbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei die primäre Stellgröße (Up) und
die sekundäre Stellgröße (Us) zur Regelung des Hochdrucks (HD) über ein MIN-Glied
(30) verknüpfbar sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei ein Pulsweitenmodulator (32)
zur Bildung eines pulsweitenmodulierten Stellsignals (S) für ein Regelungsventil (26)
eines Kältemittelkompressors (14) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wobei als Hochdruck-Begrenzung (28)
eine Magnetkupplung des Kältemittelkompressors (14) als eine überlagerte EIN-/AUS-Funktion
vorgesehen ist.