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Title:
SENSOR ARRAY USED FOR MONITORING AT LEAST TWO PHYSICAL PARAMETERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/032864
Kind Code:
A2
Abstract:
Disclosed is a sensor array, especially for air conditioners of vehicles, comprising a housing in which an electronic unit, a first sensor element that is connected to the electronic unit and is used for measuring a first physical parameter, and a second sensor element which is connected to the electronic unit and is used for measuring a second physical parameter are disposed. The electronic unit is provided with an electrical signal output and an evaluation module that determines, according to a given selection logic, which of the measured physical parameters is to be considered as the momentarily relevant parameter in accordance with momentary measured values of the physical parameters and applies a sensor signal to the signal output, said sensor signal being formed based on the momentarily relevant parameter.

Inventors:
TILLE THOMAS (DE)
MAGER ROBERT (DE)
HOEPPLER ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/010705
Publication Date:
April 14, 2005
Filing Date:
September 22, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
TILLE THOMAS (DE)
MAGER ROBERT (DE)
HOEPPLER ROBERT (DE)
International Classes:
B60H1/00; B60H1/32; G01D3/08; G01D21/02; F25B9/00; F25B49/00; (IPC1-7): B60H/
Foreign References:
DE10035458A12001-02-22
DE10145669A12003-03-27
US20030000244A12003-01-02
Attorney, Agent or Firm:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Sensoranordnung (14), insbesondere für Fahrzeugklimaanlagen (1), mit einem Gehäuse, in dem eine Elektronik, ein mit der Elektronik verbundenes erstes Sensorelement (15) zur Messung einer ersten physikalischen Größe (p) und ein mit der Elektronik verbundenes zweites Sensorelement (16) zur Messung einer zweiten physikalischen Größe () angeordnet sind, wobei die Elektronik einen elektrischen Signalausgang (17) und ein Auswertemodul aufweist, das in Abhängigkeit von momentanen Messwerten der physikali schen Größen (p, c) gemäß einer vorgegebenen Auswahilogik ermittelt, welche der gemessenen physikalischen Größen (p, ) als momentan rele vante Größe anzusehen ist und das ein auf Basis der momentan relevanten Größe (p, 9) gebildetes Sensorsignal (ps) auf den Signalausgang (17) schal tet.
2. Sensoranordnung (14) nach Anspruch 1, wobei die erste physikalische Größe ein Druck (p) und das erste Sensorelement (15) ein Drucksensor ist, das zur Messung eines Kältemitteldrucks der Fahrzeugklimaanlage (1) vor gesehen ist.
3. Sensoranordnung (14) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite physikali sche Größe eine Temperatur und das zweite Sensorelement (16) ein Temperatursensor ist, der zur Messung einer Kältemitteltemperatur (S) der Fahrzeugklimaanlage (1) vorgesehen ist.
4. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die beiden physikalischen Größen (p, ) unabhängig voneinander sind.
5. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei stets ein auf Basis der ersten physikalischen Größe (p) gebildetes Sensorsignal (ps) auf den Signalausgang (17) geschaltet wird, wenn die gemessene zweite physikalische Größe (, 9) kleiner ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert (#1) für die zweite physikalische Größe (#).
6. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein auf Ba sis der zweiten physikalischen Größe (#) gebildetes Sensorsignal (ps) auf den Signalausgang (17) geschaltet wird, wenn die erste physikalische Größe (p) kleiner ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert (pi) für die erste phy sikalische Größe und wenn die zweite physikalische Größe (#) für min destens eine vorgegebene Zeitdauer (tmax) größer ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert (S 1) für die zweite physikalische Größe (#).
7. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein auf Ba sis der zweiten physikalischen Größe (, 9) gebildetes Sensorsignal (ps) auf den Signalausgang (17) geschaltet wird, wenn die erste physikalische Größe (p) kleiner ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert (pi) für die erste phy sikalische Größe und wenn die zweite physikalische Größe (#) größer ist als ein vorgegebener oberer Grenzwert (#2) für die zweite physikalische Größe (#).
8. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein auf Basis der zweiten physikalischen Größe (S) gebildetes Sensorsignal (p5) auf den Signalausgang (17) geschaltet wird, wenn die erste physikalische Größe (p) kleiner ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert (pi) für die erste physikalische Größe und wenn die zweite physikalische Größe (, 9) größer ist als ein vorgegebener oberer Grenzwert für die zweite physikalische Größe (#).
9. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein auf Ba sis der ersten physikalischen Größe (p) gebildetes Sensorsignal (ps) auf den Signalausgang (17) geschaltet wird, wenn die erste physikalische Größe (p) größer ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert (pi) für die erste physika lische Größe (p) und wenn die zweite physikalische Größe () kleiner ist als ein vorgegebener oberer Grenzwert (S 2) für die zweite physikalische Größe (S).
10. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein auf Ba sis der zweiten physikalischen Größe (S) gebildetes Sensorsignal (pu) auf den Signalausgang (17) geschaltet wird, wenn die zweite physikalische Größe (, 9) größer ist als ein vorgegebener oberer Grenzwert (9 2) für die zweite physikalische Größe und wenn die erste physikalische Größe kleiner ist als ein vorgegebener oberer Grenzwert (P2) für die erste physikali sche Größe (p).
11. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Ge häuse der Sensoranordnung (14) an eine Fluidleitung (3) der Fahrzeug klimaanlage (1) angeschlossen ist und den Druck (p) und die Temperatur (, 9) eines in der Fluidleitung (3) strömenden Kältemittels misst.
12. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Kälte mittel Kohlendioxid ist.
13. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Signalausgang (17) der Sensoranordnung (14) an einen Signaleingang einer separiert von der Sensoranordnung (14) angeordneten Steuerelektronik (18) angeschlossen ist.
14. Sensoranordnung (14) nach Anspruch 13, wobei die Steuerelektronik (18) einen Verdichter (2) der Fahrzeugklimaanlage (1) ansteuert.
15. Sensoranordnung (14) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Steuerelektro nik (18) ein verstellbares Expansionsorgan (7) der Fahrzeugklimaanlage (1) elektrisch ansteuert.
16. Sensoranordnung (14) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Steuerelektronik (18) ein Entlüftungsorgan (13) ansteuert und das Entiüf tungsorgan (13) öffnet, so dass Kältemittel in die Umgebung ausströmen kann, wenn die erste physikalische Größe (p) und das auf Basis der ersten physikalischen Größe (p) gebildete Sensorsignal (ps) einen vorgegebenen kritischen Wert (p3) überschreitet.
Description:
Sensoranordnung zur Überwachung von mindestens zwei physikalischen Größen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung, insbesondere für Fahr- zeugklimaanlagen, gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Heutige, mit dem Kältemittel R134a betriebene Fahrzeugklimaanlagen weisen auf der"Hochdruckseite"nach dem Verdichter üblicherweise einen Drucksensor zur Überwachung des Betriebsdrucks und zur Steuerung einer Elektrolüfterstufe auf.

Wenn der Betriebsdruck einen vorgegebenen Höchstdruck überschreitet, greift eine Regelung ein, 'die den Betriebsdruck z. B. durch Abschalten des Verdichters in einen "Normaldruckbereich"herunterregelt.

Für zukünftige Fahrzeuggenerationen werden aus diversen Gründen voraussichtlich kohlendioxidbetriebene Fahrzeugklimaanlagen bedeutsam werden. Für die Regelung eines"C02-Kältekreislaufs"wird der Kältemitteldruck und zusätzlich die Kältemitteltemperatur nach dem Verdichter als Signalgrößen benötigt. Der Kältemitteldruck und die Kältemitteltemperatur nach dem Verdichter sind bei"C02- Klimaanlagen"voneinander unabhängige physikalische Größen. Für die Überwachung des Kältemittelsdrucks und der Kältemitteltemperatur kann man einen Drucksensor und zusätzlich ein Temperatursensor vorsehen, die jeweils über separate elektrische Leitungen bzw. über ein Bussystem an eine Elektronik der Kli- maanlage angeschlossen sind. Über den Drucksensor und den Temperatursensor können der Kältemitteldruck und die Kältemitteltemperatur gemessen, an die

Elektronik weitergeleitet und dort verarbeitet werden, wobei die Elektronik ein oder mehrere"Regelorgane"des Kältekreislaufs ansteuert. Die Verwendung zweier separater Sensoren, die jeweils über separate elektrische Leitungen mit der Steuerelektronik verbunden sind und die"zentrale Verarbeitung"von zwei Signalen in der Elektronik ist mit einem hohem Verkabelungsaufwand und mit einem hohen Rechenaufwand verbunden. Nachteilig ist ferner, dass bei derartigen Anordnungen der Temperatursensor und der Drucksensor jeweils in einem separaten Gehäuse untergebracht und jeweils separat an den Fluidkreislauf der Klimaanlage angeschlossen sind, was zu Leckageproblemen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte und kostengünstige Sensoranordnung für die Überwachung mindestens zweier physikalischer Größen zu schaffen, insbesondere für die Überwachung eines Kältemitteldrucks und einer Kältemitteltemperatur in einer Fahrzeugklimaanlage.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung geht von einer Sensoranordnung, insbesondere für Fahrzeugklima- anlagen aus, bei der ein erstes Sensorelement zur Messung einer ersten physika- lischen Größe und zweites Sensorelement zur Messung einer zweiten physikali- schen Größe vorgesehen ist. Bei der ersten physikalischen Größe kann es sich um einen Kältemitteldruck und bei der zweiten physikalischen Größe kann es sich um eine Kältemitteltemperatur handeln. Die beiden Sensorelemente sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das unmittelbar an den Fluidkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage angeschlossen werden kann. Für die beiden Sensorelemente benötigt man also nur eine einzige"Anschlussstelle"an den Fluidkreislauf, was die Gefahr von Leckagen minimiert. Dadurch reduziert sich im Vergleich zu separaten Sensorelementen auch das Gewicht und die Anzahl einzelner Komponenten.

Wesentlich ist ferner, dass es sich bei der Sensoranordnung um eine"intelligente Sensoranordnung"handelt."Intelligent"bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die beiden Sensorelemente an eine im oder unmittelbar am Gehäuse der Sensoranordnung angeordnete Elektronik angeschlossen sind, die eine

"Auswertung"bzw."Vorverarbeitung"der Sensorsignale vornimmt und die ein "ausgewertetes"Signal auf einen Signalausgang der Sensoranordnung schaltet.

Der Signalausgang ist über eine elektrische Leitung bzw. über ein Bussystem mit einer separiert von der Sensoranordnung angeordneten Steuerelektronik der Fahrzeugklimaanlage verbunden.

Der Kern der Erfindung besteht in einem in die Elektronik integrierten bzw. dort softwaremäßig hinterlegten"Auswertemodul", das in Abhängigkeit von gemessenen "Momentanwerten"der physikalischen Größen gemäß einer vorgegebenen Aus- wahllogik eine der beiden gemessenen physikalischen Größen als"momentan relevante Größe"ermittelt und ein der momentan relevanten physikalischen Größe entsprechendes elektrisches Sensorausgangssignal auf den Signalausgang der Sensoranordnung schaltet bzw. auf Basis der"momentan relevanten Größe"ein elektrisches Sensorausgangssignal bildet und dieses auf den Signalausgang der Sensoranordnung schaltet.

Mit einer Sensoranordnung gemäß der Erfindung können also gleichzeitig zwei physikalische Größen"überwacht"werden. Die"Sensorelektronik", an welche die beiden Sensorelemente angeschlossen sind, selektiert in Abhängigkeit von den momentanen Messwerten und der implementierten Auswahllogik das momentan als "relevant"bzw. das momentan als"kritisch"anzusehende Messsignal und schaltet dem Sensorsignalausgang ein auf Basis des momentan relevanten bzw. kritischen Signals gebildetes Sensorsignal auf. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, bei denen zwei Sensoren jeweils separat mit der zentralen Steuerelektronik der Fahrzeugklimaanlage verdrahtet sind, halbiert sich hier der Verdrahtungsaufwand.

Außerdem reduziert sich die im zentralen Steuergerät der Fahrzeugklimaanlage zu verarbeitende Datenmenge, da von der"vorgelagerten"Sensorelektronik nur das momentan relevante Messsignal an die Steuerelektronik der Fahrzeugklimaanlage "weitergeleitet"bzw. nur ein auf Basis des momentan relevanten Messsignals gebildetes elektrisches Sensorsignal an die zentrale Steuerelektronik weitergeleitet wird.

Wie bereits erwähnt kann die Sensoranordnung eine kombinierte Druck-/Temperatursensoranordnung sein. Das Gehäuse der kombinierten

Druck-/Temperatursensoranordnung enthält eine Drucksensorik und eine Temperatursensorik sowie die Sensorelektronik zur Auswertung der Sensorsignale und zur"Konditionierung"des Ausgangssignals. Das elektrische Ausgangssignal des Sensors repräsentiert grundsätzlich ein Drucksignal, welches ggf. bestimmte Informationen eines Temperatursignals durch entsprechende Umsetzung in ein "äquivalentes Drucksignal"beinhaltet, was später noch näher erläutert wird.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf eine Sensoranordnung mit zwei Sensorelementen beschränkt ist. Die Sensoranordnung kann auch mehr als zwei Sensorelemente aufweisen, die jeweils eine physikalische Größe messen, wobei das Auswertemodul dann aus den mehr als zwei physikalischen Größen gemäß einer entsprechenden Auswahllogik die momentan relevante Größe ermittelt und auf Basis der momentan relevanten Größe das Sensorausgangssignal bildet.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher er- läutert. Es zeigen : Figuren 1-3 Verschiedene Schaltungsanordnungen einer Fahrzeugklima- anlage, die mit einer Sensoranordnung gemäß der Erfindung ausgestattet ist ; Figuren 4a-11 a verschiedene Messsignalverläufe ; Figuren 4b-11 b den Figuren 4a-11 a zugeordnete Sensorsignalverläufe.

Figur 1 zeigt eine Fahrzeugklimaanlage 1 mit einem Kältemittelverdichter 2, der hochdruckseitig über eine Fluidleitung 3 mit einem Gaskühler 4 verbunden ist. Der Gaskühler 4 ist über eine Fluidleitung 5 und einen inneren Wärmetauscher 6 mit einem Expansionsorgan 7 verbunden. Expandiertes Kältemittel strömt vom Expan- sionsorgan 7 über eine Fluidleitung 8 zu einem Verdampfer 9 und von dort über eine Fluidleitung 10 zu einem Sammler 11. Vom Sammler 11 strömt Kältemittel zurück über den inneren Wärmetauscher 6 zu einer Fluidleitung 12, die mit der Saugseite

des Kältemittelverdichters 2 verbunden ist. Am Kältemittelverdichter 2 ist ein Druck- entlastungsorgan 13 vorgesehen, über das Überdruck abgelassen werden kann.

An die Fluidleitung 3 ist ein Gehäuse einer Sensoranordnung 14 angeschlossen, die einen Drucksensor 15, einen Temperatursensor 16 und eine Sensorelektronik (nicht dargestellt) aufweist, an die die beiden Sensoren 15,16 angeschlossen sind. Die Sensoranordnung 14 weist einen elektrischen Signalausgang auf, der über eine Signalleitung 17 mit einer Steuerelektronik 18 verbunden ist. Ein Steuerausgang der Steuerelektronik 18 ist mit dem Kältemittelverdichter 2 verbunden. Die Steuerelektronik 18 steuert u. a. in Abhängigkeit des Kältemitteldrucks und der Kältemitteltemperatur in der Fluidleitung 3 den Kältemittelverdichter 2 an.

Figur 2 zeigt im Wesentlichen den gleichen Kältemittelkreislauf 1 wie Figur 1. Zu- sätzlich ist jedoch im Ausführungsbeispiel der Figur 2 das Expansionsorgan 7. elekt- risch ansteuerbar und über eine elektrische Leitung 20 mit einem weiteren Steuer- ausgang der Steuerelektronik 18 verbunden.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kältekreislaufs 1, bei dem zusätzlich eine Magnetkupplung 21 vorgesehen ist, über die der Kältemittelverdichter 2 bei Auftreten kritischer Betriebszustände abgeschaltet (Cut-Off) werden kann. Die Steuerelektronik 18 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Steuer- ausgang auf, der über eine elektrische Steuerleitung 22 mit der Magnetkupplung 21 des Kältemittelverdichters 2 verbunden ist. Im Übrigen entspricht das Ausführungs- beispiel dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 bzw. 2.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der in den Figuren 1-3 dargestellten Kälte- mittelkreisläufe 1, insbesondere der Sensoranordnungen 14 der Kältemittelkreis- läufe 1 im Zusammenhang mit den Figuren 4a, 11 a und 4b-11 b näher erläutert.

In den Diagrammen der Figuren 4a-11 a sind beispielhaft jeweils ein Betriebsdruckverlauf p und ein Temperaturverlauf s des Kältemittels in der Fluidleitung 3 (vgl. Fig. 1-3) dargestellt. In den Figuren 4b-11b ist jeweils der zugeordnete Verlauf des am Signalausgang bzw. an der elektrischen Leitung 17 (vgl. Fig. 1-3) anliegenden elektrischen Signals dargestellt. Das am Signalausgang

der Sensoranordnung 14 anliegende elektrische Signal ist in den Diagrammen 4b- 11 b mit ps bezeichnet. Wenn der gemessene Kältemitteldruck von der Sensorelektronik als der momentan relevante Betriebsparameter ermittelt wird, kann das elektrische Signal ps als"Drucksignal"interpretiert werden. Wenn hingegen die gemessene Kältemitteltemperatur von der Sensorelektronik ais der momentan relevante Betriebsparameter ermittelt wird, kann das elektrische Signal ps als "Temperatursignal"bzw. als ein auf Basis der gemessenen Kältemitteltemperatur gebildetes"äquivalentes Drucksignal"interpretiert werden, was im Folgenden noch näher erläutert wird.

In CO2-Kältemittelkreisläufen, wie sie in den Figuren 1-3 dargestellt sind, wird der zulässige dauerhafte Betriebsdruck, d. h. der Betriebsdruck, der über eine längere Zeitdauer im Kältemittelkreislauf auftreten darf, üblicherweise auf einen vorgegebenen Betriebsdruck pi begrenzt, der im Folgenden auch als"unterer Druckgrenzwert"bezeichnet wird. Der zulässige dauerhafte Betriebsdruck pi kann beispielsweise 133 bar betragen. Überschreitungen des unteren Druckgrenzwerts pi bzw. des zulässigen Betriebsdrucks pi werden bis zu einem oberen Grenzdruckwert P2 toleriert, dahingehend, dass lediglich die Kälteleistung des Kältekreislaufs heruntergeregelt wird. Der obere Grenzdruckwert P2 kann beispielsweise 140 bar betragen. Sollte der Betriebsdruck noch weiter ansteigen, so kann vorgesehen sein, dass bei einem Entlastungsdruck von z. B. p3 = 170 bar das Entlastungsorgan 13 öffnet und zumindest einen Teil des im Kältemittelkreislaufs enthaltenen Kältemittels in die Umgebung abbläst, was als absoluter Notfall angesehen wird.

In Figur 4a sind der untere Grenzdruckwert P1, der obere Grenzdruckwert P2 und der Druck p3 eingezeichnet, bei dem das Entlastungsorgan 14 (vgl. Fig. 1-3) öffnet.

Ferner ist ein erster beispielhafter Betriebsdruckverlauf p eingezeichnet, wobei der Betriebsdruckverlauf p in Figur 4a stets kleiner als der untere Grenzdruckwert pi ist.

Ferner sind ein unterer Temperaturgrenzwert S 1 und ein oberer Temperaturgrenz- wert S 2 eingezeichnet. Mit gestrichelter Linie ist der Verlauf der Kältemitteltempera- tur dargestellt, die in Figur 4a stets kleiner als der untere Temperaturgrenzwert S ist.

Kältemitteltemperaturen, die kleiner als S 1 sind, d. h. die kleiner als der untere Temperaturgrenzwert sind, werden stets als"unkritisch"angesehen. Wenn die vom Temperatursensor 16 (vgl. Fig. 1-3) gemessene Kältemitteltemperatur kleiner als der untere Temperaturgrenzwert 9, ist, liefert die Sensoranordnung 14 am elektri- schen Signalausgang stets ein auf Basis des momentanen Druckverlaufs p gebildetes elektrisches Signal ps. In Betriebszuständen, in denen die Betriebstemperatur"unkritisch"ist, wird von der Sensoranordnung 14 also stets das "Drucksignal"bzw. ein auf Basis des Drucksignals gebildetes elektrisches Signal ps als"Führungsgröße"an die Steuerelektronik 18 übertragen.

Figur 5a zeigt eine weitere Situation, bei der die gemessene Kältemitteltemperatur X stets kleiner als der untere Temperaturgrenzwert X 1 und somit unkritisch ist. Der gemessene Kältemitteldruck p weist vorübergehend einen Anstieg in den Druck- bereich pi < p P : g P2 auf. Wenn, wie in Figur 5a dargestellt, der Betriebsdruck in dem Bereich zwischen pi und P2 liegt, d. h. wenn der untere Druckgrenzwert pi über- schritten und die Betriebstemperatur S unkritisch (kleiner als der untere Temperaturgrenzwert # 1) ist, so wird von der Sensoranordnung 14, wie in Figur 5b dargestellt, ebenfalls ein auf Basis des gemessenen Druckverlaufs gebildetes elektrisches Signal ps ausgegeben und der Steuerelektronik 18 (Fig. 1-3) zugeführt.

Da der untere Druckgrenzwert pi überschritten ist, steuert bzw. regelt die Steuerelektronik 18 die Leistung des Kältemittelverdichters 2 herab, so dass der Betriebsdruck p wieder unter den unteren Druckgrenzwert pi absinkt und der Kältekreislauf 1 wieder im Normaldruckbereich p < pl arbeitet. Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass die Steuerelektronik 18 bei Überschreiten des unteren Druckgrenzwerts pi ein extern ansteuerbares Expansionsorgan 7, wie es in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 gezeigt ist, ansteuert, wodurch der Betriebsdruck ebenfalls abgesenkt werden kann.

Figur 6 zeigt eine Situation, in der die Kältemitteltemperatur X ebenfalls wieder klei- ner als der untere Temperaturgrenzwert S 1 ist. Der Betriebsdruck p steigt hier kurz- zeitig über den oberen Druckgrenzwert P2 an. Auch hier ist der Betriebsdruck als

kritische bzw. relevante Messgröße anzusehen, so dass die Sensoranordnung 14 auch hier ein auf Basis des gemessenen Betriebsdrucks p gebildetes elektrisches Signal ps an die Steuerelektronik 18 liefert. Da der obere Druckgrenzwert P2 über- schritten wird, regelt die Steuerelektronik 18 den Kältemittelverdichter 2 vollständig ab, was im Folgenden auch als"Cut-Off'bezeichnet wird. Das Abregeln bzw. Ab- schalten des Kältemittelverdichters kann beispielsweise, wie in Figur 3 dargestellt, über eine Magnetkupplung 21 erfolgen, die in solchen Situationen geöffnet wird und den Antrieb des Kältemittelverdichters 2 von einer Antriebswelle (nicht dargestellt) trennt. Durch Abschalten des Kältemittelverdichters 2 sinkt der Betriebsdruck p im Kältekreislauf 1 schnell unter die"Sicherheitsschwelle"P2 und schließlich auch wieder in den Normaldruckbereich, d. h. unter den unteren Grenzdruckwert pi. Bei nur geringfügigen Überschreitungen des oberen Grenzwertdruckwerts P2 ist also ein Öffnen des Druckentlastungsorgans 13 nicht erforderlich."Geringfügig"bedeutet hier, dass der Betriebsdruck p noch kleiner als der Druck p3 ist.

Bei den oben erläuterten Betriebszuständen lag die Kältemitteltemperatur stets im Normalbereich, d. h. unterhalb des unteren Temperaturgrenzwerts 0 zu was zur Folge hatte, dass stets der Betriebsdruck als relevante Größe angesehen wurde und stets ein auf Basis des gemessenen Betriebsdrucks gebildetes elektrisches Signal P1 am Signalausgang der Sensoranordnung 14 anlag.

Im Folgenden werden Situationen erläutert, in denen die Kältemitteltemperatur über den"Normaltemperaturbereich"ansteigt. Bei CO2-Klimaanlagen sollte die Betriebs- temperatur X des Kältemittels nach dem Kältemittelverdichter 2 und vor dem Gas- kühler 4 (vgl. Fig. 1) unterhalb des unteren Temperaturgrenzwerts S 1 liegen. Der untere Temperaturgrenzwert 9, kann beispielsweise 165°C betragen. Ferner kann vorgesehen sein, dass für einen vorgegebenen maximalen Zeitraum von tmaX = t2-t1 (vgl. Fig. 7a) eine Überschreitung des unteren Temperaturgrenzwerts S 1 toleriert wird, ohne dass ein"temperaturbedingter"Regeleingriff erfolgt. Der"maximale Zeit- raum"tmax kann beispielsweise 300 Sekunden betragen. Toleriert wird ein zeitlich begrenztes Überschreiten des unteren Temperaturgrenzwerts S 1 jedoch nur, wenn die Kältemitteltemperatur & kleiner als der obere Temperaturgrenzwert X 2 ist, der z. B. auf 180°C festgelegt sein kann. Wenn also die Betriebstemperatur für eine

Zeitdauer von weniger als tmax im Bereich zwischen S 1 und 2 liegt, und an- schließend wieder unter den unteren Temperaturgrenzwert # i abfällt, wird wie bei den oben erläuterten Betriebszuständen ein auf Basis des gemessenen Betriebsdrucks gebildetes elektrisches Signal ps an die Steuerelektronik 18 übertragen.

Überschreitet die Kältemitteltemperatur 3 den oberen Temperaturgrenzwert 2 oder liegt die Kältemitteltemperatur s für eine Zeitdauer, die länger als die vorge- gebene maximale Zeitdauer tmax ist, in einem Temperaturbereich zwischen S 1 und S 2, SO wird, wenn, wie in Figur 7a dargestellt, der Betriebsdruck p im Normaldruck- bereich (unterhalb von P1) liegt, ab dem Zeitpunkt t2, d. h. nach Verstreichen der maximalen Zeitdauer tmax die Betriebstemperatur des Kältemittels als kritische bzw. relevante Messgröße angesehen.

Folglich wird, wie in Figur 7b dargestellt, ab dem Zeitpunkt t2 ein auf Basis der Kältemitteltemperatur X gebildetes elektrisches Signal p5 an die Steuerelektronik 18 übertragen. Da also die Kältemitteltemperatur für eine Zeitdauer, die länger als tmax ist, den unteren Temperaturgrenzwert S 1 überschreitet, regelt die Steuerelektronik 18 den Kältemittelverdichter 2 und/oder, sofern vorhanden, ein extern ansteuerbares Expansionsorgan 7 (vgl. Fig. 2,3) so"zurück", dass die Kältemitteltemperatur 9 unter den unteren Temperaturgrenzwert # 1 absinkt. Im Zeitpunkt t3 (Fig. 7a) unterschreitet die Kältemitteltemperatur s den unteren Temperaturgrenzwert 1. Das"Auswertemodul"der Sensoranordnung 14, das softwaremäßig hinterlegt sein kann, selektiert vom Zeitpunkt t3 an wieder das Drucksignal als relevantes bzw. kritisches Signal, so dass, wie in Figur 7b dargestellt, ab dem Zeitpunkt t3 das am Signalausgang anliegende elektrische Signal ps wieder auf Basis des gemessenen Betriebsdrucks p gebildet wird.

Die Kältemitteltemperatur S und der Kältemitteldruck p im Kältekreislauf 1 verhalten sich unabhängig voneinander. Wie in Figur 7a dargestellt, kann es auch bei einem normalen Betriebsdruck zu sehr hohen Kältemitteltemperaturen kommen, z. B. bei einer"Unterfüllung"des Systems oder bei hohen Lastpunkten.

Solange also die Temperatur 9 des Kältemittels unterhalb des unteren Temperatur- grenzwerts S 1 liegt, gibt die Sensoranordnung 14 stets ein auf Basis des Betriebsdrucks p gebildetes elektrisches Signal ps aus. Eine"Verrechnung"mit der Betriebstemperatur S bzw. eine Berücksichtigung der Betriebstemperatur 9 erfolgt also nicht.

Figur 8 zeigt eine Situation, in der sich der Betriebsdruck p des Kältemittels im Nor- malbereich, d. h. unterhalb des unteren Druckgrenzwerts pi befindet. Die Kälte- mitteltemperatur 9 steigt wesentlich schneller als in Figur 7a dargestellt an und überschreitet im Zeitpunkt t2 den oberen Temperaturgrenzwert 2. Der Temperatur- anstieg ist so schnell, dass die Zeitdauer für den Temperaturanstieg von 9 1 auf X 2 kürzer als t, nax ist. Ein"Zeit-Temperatur-bedingter Regeleingriff'erfolgt also nicht.

Aufgrund der Überschreitung des oberen Temperaturgrenzwerts X 2 erFolgt im Zeitpunkt t2 ein rein temperaturbedingter Regeleingriff.

Dies spiegelt sich im Sensorsignal ps (Fig. 8b) wieder. Bis zum Zeitpunkt t2 wird das Drucksignal als relevantes bzw. kritisches Signal angesehen. Aufgrund des Überschreitens des oberen Temperaturgrenzwerts S 2 im Zeitpunkt t2 wird ab dem Zeitpunkt t2 das Temperatursignal als relevantes bzw. kritisches Signal angesehen.

Dementsprechend wird ab dem Zeitpunkt t2 das von der Sensoranordnung 14 an die Steuerelektronik 18 gelieferte elektrische Signal ps auf Basis der Kältemitteltemperatur s gebildet. Da die Kältemitteltemperatur S den oberen Temperaturgrenzwert S 2 überschreitet, regelt die Steuerelektronik 18 den Kältemittelverdichter 2 zurück oder schaltet ihn vollständig ab (Cut-Off). Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass, sofern vorhanden, die Steuerelektronik 18 auch ein extern ansteuerbares Expansionsorgan 7 (Fig. 2,3) entsprechend ansteuert. Durch den Regeleingriff der Steuerelektronik 18 sinkt die Kältemitteltemperatur s ab und unterschreitet im Zeitpunkt t3 den unteren Temperaturgrenzwert S 1.

Ab dem Zeitpunkt t3 befindet sich die Kältemitteltemperatur wieder im Normaltemperaturbereich. Folglich wird, wie in Figur 8b dargestellt, ab dem Zeitpunkt t3 der Betriebsdruck wieder als relevante bzw. kritische Betriebsgröße

angesehen und das von der Sensoranordnung 14 geliefert elektrische Signal ps wird ab dem Zeitpunkt t3 wieder auf Basis des Betriebsdrucks p gebildet.

Figur 9a zeigt eine Situation, bei der der Betriebsdruck p des Kältemittels bis zu einem Zeitpunkt t'2 im Normalbereich, d. h. unterhalb von pi bleibt. Die Kältemittel- temperatur X überschreitet im Zeitpunkt t1 den unteren Temperaturgrenzwert und steigt weiter an. Bis zum Zeitpunkt t2 wird, wie aus Figur 9b ersichtlich ist, der Betriebsdruck p als relevantes bzw. kritisches Signal angesehen. Im Zeitpunkt t2 hat die Kältemitteltemperatur für eine Zeitdauer von tmax den unteren Temperaturgrenz- wert überschritten. Folglich wird vom Zeitpunkt t2 an die Kältemitteltemperatur als das relevante bzw. kritische Signal angesehen, was sich in Figur 9b durch einen sprunghaften Anstieg des Signals ps widerspiegelt. Im Zeitraum zwischen t2 und t'2 wird also das von der Sensoranordnung 14 ausgegebene elektrische Signal auf Basis des Temperatursignals gebildet. Dabei muss nicht unbedingt der Signalverlauf des Temperatursignals"nachgebildet"werden. Es genügt, wie in Figur 9b dargestellt, dass das elektrische Signal ps oberhalb eines vorgegebenen kritischen Werts liegt und z. B. konstant gehalten wird.

Im Zeitpunkt t'2 steigt zusätzlich der Betriebsdruck p des Kältemittels auf einen Wert an, der zwischen dem unteren Druckgrenzwert pi und dem oberen Druckgrenzwert P2 liegt. Dies hat zur Folge, dass ab dem Zeitpunkt t'2 der Kältemitteldruck als die relevante bzw. kritische Größe angesehen wird und das elektrische Signal ps dem gemessenen Kältemitteldruck p nachgebildet wird. Im Zeitraum zwischen t2 und t'2 erfolgt also zunächst eine"Verrechnung"des Drucksignals mit dem Temperatursignal in ein äquivalentes Drucksignal. Ab dem Zeitpunkt t'2 wird das elektrische Signal ps ohne Verrechnung des Temperatursignals dem Drucksignal p "nachgebildet".

Analog zu den obigen Erläuterungen erfolgt bei einer Situation, wie sie in Figur 9a dargestellt ist, ab dem Zeitpunkt t2 ein Regeleingriff, d. h. eine Abregelung des Käl- temittelverdichters 2 und/oder eine entsprechende Ansteuerung des Expansions- organs 7.

Figur 10a zeigt eine Situation, bei der der Kältemitteldruck bis zum Zeitpunkt t'2 im Normalbereich, d. h. unterhalb des unteren Druckgrenzwerts pi bleibt. Die Kältemitteltemperatur steigt zunächst stetig an und überschreitet im Zeitpunkt t, den unteren Temperaturgrenzwert S 1. Anschließend steigt die Temperatur weiter an.

Nach einer Zeitdauer tmax wird die Kältemitteltemperatur als das kritische bzw. relevante Signal angesehen. Wie aus Figur 1'Ob ersichtlich ist, wird bis zum Zeitpunkt t2 das elektrische Signal ps auf Basis des gemessenen Betriebsdrucks p gebildet. Ab dem Zeitpunkt t2, d. h. nach Ablauf der Zeitdauer tmax wird zunächst die Kältemitteltemperatur als das kritische bzw. relevante Signal angesehen, was sich in einem entsprechenden Anstieg des Signals ps auf einen Wert, der zwischen P2 und pi liegt, widerspiegelt.

Wie aus Figur 10a ersichtlich ist, steigt im Zeitpunkt t'2 der Kältemitteldruck auf einen Wert oberhalb des oberen Druckgrenzwerts P2 an. Aufgrund des Über- schreitens des oberen Druckgrenzwerts P2 wird ab dem Zeitpunkt t'2 der Betriebs- druck als das relevante bzw. kritische Signal angesehen, was sich in Figur 10b in einem weiteren Anstieg des Signals ps widerspiegelt. Ab dem Zeitpunkt t2 erfolgt be- reits ein erster Regeleingriff der Steuerelektronik 18, wobei vorgesehen sein kann, dass zwischen t2 und t'2 zunächst die Leistung des Kältemittelverdichters herab- gesenkt wird und im Zeitpunkt t'2 aufgrund des Überschreitens des oberen Druck- grenzwerts P2 der Kältemittelverdichter 2 vollständig abgeschaltet wird (Cut-Off).

Dies führt dann, wie aus Figur 10a ersichtlich ist, zu einem relativ schnellen Ab- sinken des Kältemitteldrucks in den Normalbereich. Auch die Kältemitteltemperatur S sinkt in den Normalbereich unterhalb von S 1 ab.

Figur 11a zeigt eine Situation, in der der Betriebsdruck p bis zum Zeitpunkt t'2 im Normalbereich, d. h. unterhalb des unteren Druckgrenzwerts pi bleibt. Die Kälte- mitteltemperatur s hingegen steigt relativ schnell an und überschreitet im Zeitpunkt t2 den oberen Temperaturgrenzwert S 2. Bis zum Zeitpunkt t2 wird der Kältemittel- druck p als die relevante bzw. kritische Größe angesehen. Da im Zeitpunkt t2 die Kältemitteltemperatur X den oberen Druckgrenzwert 9 2 überschreitet, wird ab dem Zeitpunkt t2 die Kältemitteltemperatur 9 als die relevante bzw. kritische Größe angesehen. Folglich wird, wie in Figur 11b dargestellt, ab dem Zeitpunkt t2 das von

der Sensoranordnung 14 an die Steuerelektronik 18 gelieferte elektrische Signal p5 auf Basis der Kältemitteltemperatur 9 gebildet. Im Zeitpunkt t2 erfolgt also ein rein temperaturbedingtes Abschalten des Kältemittelverdichters 2 bzw. ein rein tempe- raturbedingtes Abregeln des Kältemittelverdichters 2. Im Zeitpunkt t'2 erfolgt ein An- stieg des Kältemitteldrucks p auf einen Wert oberhalb des oberen Druckgrenzwerts P2. Ab dem Zeitpunkt t'2, in welchem der Kältemitteldruck den oberen Druckgrenzwert P2 überschreitet, wird also der Kältemitteldruck wieder als das relevante bzw. kritische Signal angesehen. Folglich wird vom Zeitpunkt t'2 an das von der Sensoranordnung 14 gelieferte elektrische Signal ps wieder dem Kältemitteldruck p nachgebildet.