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Title:
SWITCHING DEVICE FOR AN ELECTRIC MACHINE, AIR-CONDITIONING COMPRESSOR ARRANGEMENT COMPRISING AN ELECTRIC MACHINE, AND METHOD FOR OPERATING AN ELECTRIC MACHINE AND A HEATING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/069098
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching device (19) for an electric machine (12), said device comprising: a supply connection (21) for receiving total electric output (POW); an inverter (13) coupled with the supply connection (21) for switching a phase current in electric phase lines (12') of the electric machine (12); and a control circuit (15) configured to control the inverter (13) in accordance with an external request signal (20). According to the invention, a heater connection (18) is provided for connecting a passive heating element (16) and is coupled with the supply connection (21) via a switching unit (14), and the control circuit (15) is configured to adjust a heating current provided via the heater connection (18) by switching the switching unit (14), also in accordance with the request signal (20).

Inventors:
BRÜLL, Martin (Lindenweg 3, Barbing, 93092, DE)
SAWAZKI, Egor (Edith-Stein-Straße 22, Regensburg, 93055, DE)
BAUMGÄRTNER, Christoph (Bahnweg 20, Regenstauf, 93128, DE)
PFEILSCHIFTER, Franz (Alte Nürnberger Str. 51, Regensburg, 93059, DE)
MÜHLBAUER, Klaus (Schönfußstraße 5, Friedenfels, 95688, DE)
BROCKERHOFF, Philip (Reiterstrasse 22A, Regensburg, 93053, DE)
FOKKELMAN, Joris (Arberstraße 2, Tegernheim, 93105, DE)
Application Number:
EP2017/075149
Publication Date:
April 19, 2018
Filing Date:
October 04, 2017
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
H05B1/02
Domestic Patent References:
WO2015071045A12015-05-21
Foreign References:
EP3002869A22016-04-06
KR20160079987A2016-07-07
DE102014214239A12016-01-28
EP1872984A12008-01-02
US5920165A1999-07-06
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Claims:
Patentansprüche

1. Schaltvorrichtung (19) für eine elektrische Maschine (12), aufweisend :

- einen Versorgungsanschluss (21) zum Empfangen von elektrischer Gesamtleistung (POW) ,

- einen mit dem Versorgungsanschluss (21) gekoppelten Wechselrichter (13) zum Schalten eines jeweiligen Phasenstromes in elektrischen Phasenleitungen (12 λ) der elektrischen Maschine (12),

- eine Steuerschaltung (15), die dazu eingerichtet ist, den Wechselrichter (13) in Abhängigkeit von einem externen Anforderungssignal (20) zu steuern,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

ein Heizeranschluss (18) zum Anschließen eines passiven

Heizelements (16) bereitgestellt und über eine Schaltereinheit (14) mit dem Versorgungsanschluss (21) gekoppelt ist, und dass die Steuerschaltung (15) dazu eingerichtet ist, einen über den Heizeranschluss (18) abgegebenen Heizstrom durch Schalten der Schaltereinheit (14) ebenfalls in Abhängigkeit von dem An¬ forderungssignal (20) einzustellen.

2. Schaltvorrichtung (19) nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (15), die Schaltereinheit (14) und der Wechselrichter (13) auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine (19) bereitgestellt sind .

3. Schaltvorrichtung (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltereinheit (14) durch eine Chop- per-Schaltung gebildet ist.

4. Schaltvorrichtung (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (15) dazu eingerichtet ist, eine durch das Anforderungssignal (20) angeforderte Klimati- sierungsleistung (26) mittels einer Aufteilungseinrichtung in einen ersten Anteil, der als elektrische Heizleistung (23) durch Einstellen des Heizstroms mittels des Heizelements (16) be¬ reitzustellen ist, und in einen zweiten Anteil, der als Korn- pressorleistung (22) für einen elektrischen Kompressor (11) durch Einstellen der Phasenströme der elektrischen Maschine (12) bereitzustellen ist, aufzuteilen, und die Schaltereinheit (14) und den Wechselrichter (13) zum Ausgeben der Heizleistung (23) und der Kompressorleistung (22) zu betreiben.

5. Schaltvorrichtung (19) nach Anspruch 4, wobei ein Signaleingang zum Empfangen zumindest eines Sensorsignals bereit¬ gestellt ist und die Steuerschaltung (15) dazu eingerichtet ist, die Heizleistung (23) und die Kompressorleistung (22) in Abhängigkeit von dem zumindest einen Sensorsignal einzustellen.

6. Schaltvorrichtung (19) nach Anspruch 5, wobei die Steuerschaltung (15) dazu eingerichtet ist, durch ein jeweiliges Sensorsignal eine Außentemperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder eine Zeit zu erfassen und die beiden Anteile in Abhängigkeit von einer Leistungskennlinie des Kompressors (11) festzulegen . 7. Schaltvorrichtung (19) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuerschaltung (15) dazu eingerichtet ist, die Anteile gemäß einem vorgegebenen Optimierungskriterium, welches die über den Versorgungsanschluss (21) empfangene Gesamtleistung (POW) und/oder Anfahrdauer minimiert, festzulegen.

8. Schaltvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gehäuse (10 λ) vorgesehen ist, welches den Heizeranschluss (18) und den Versorgungsanschluss (21) aufweist und in welches die Steuerschaltung (15) und die Schaltereinheit (14) und der Wechselrichter (13) integriert sind.

9. Klimakompressoranordnung (10) aufweisend:

- einen Kompressor (11),

- eine elektrische Maschine (12), die dazu eingerichtet ist, den Kompressor (11) anzutreiben, und

- eine Schaltvorrichtung (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Wechselrichter (13) der Schaltvorrichtung (19) an Phasenleitungen (12 λ) der elektrischen Maschine (12) angeschlossen ist.

10. Klimakompressoranordnung (10) nach Anspruch 9, wobei die Schaltvorrichtung (19) dazu eingerichtet ist, den Kompressor

(11) zum Erzeugen einer Wärmepumpenleistung (24) und einer Trockenleistung (25) zu betreiben und bei Erzeugen der Trockenleistung (28) einen in Bezug auf eine durch ein Anforderungssignal (20) angeforderte Gesamtkühlleistung überschüssigen und zum Trocken einer Umgebungsluft benötigten Anteil der

Trockenleistung (27) durch Ausgeben eines Heizstroms an einem Heizeranschluss (18) der Schaltvorrichtung (19) zu kompensieren .

11. Klimakompressoranordnung (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei an dem Heizeranschluss (18) ein passives Heizelement (16) angeschlossen ist, welches in einem Gehäuse (10 λ) des Kompressors (11) integriert ist.

12. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine (12) und eines Heizelements (16) mittels einer einzigen Steuerschaltung

(15) einer Schaltvorrichtung (19), wobei

über einen Versorgungsanschluss (21) eine elektrische Ge¬ samtleistung (POW) empfangen wird und durch die Steuerschaltung (15) in Abhängigkeit von einem externen Anforderungssignal (20) mittels eines mit dem Versorgungsanschluss (21) gekoppelten

Wechselrichters (13) ein jeweiliger Phasenstrom in elektrischen Phasenleitungen (12 λ) der elektrischen Maschine (12) geschaltet wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

durch die Steuerschaltung (15) an einem Heizeranschluss (18) mittels einer mit dem Versorgungsanschluss (21) gekoppelten Schaltereinheit (14) ein über den Heizeranschluss (18) abge¬ gebener Heizstrom durch Schalten der Schaltereinheit (14) in Abhängigkeit von dem Anforderungssignal (20) eingestellt wird.

Description:
Schaltvorrichtung für eine elektrische Maschine, Klima- kom- pressoranordnung mit elektrischer Maschine und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine und eines Heizelements

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für eine elektrische Maschine. Die Schaltvorrichtung weist zum Betreiben der elektrischen Maschine einen Wechselrichter auf, der durch eine Steuerschaltung gesteuert wird. Zu der Erfindung gehören auch eine Klimakompressoranordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine und eines Heizelements, wie sie beide in der besagten Klimakompressoranordnung bereitgestellt sein können.

Der Betrieb einer elektrischen Maschine kann in einigen Fällen einhergehen mit der Notwendigkeit des Betriebs eines Heiz ¬ elements. So kann ein Betrieb des Heizelements mit einem elektrischen Motorbetrieb kombiniert werden, beispielsweise bei einer Wankstabilisierung, einer elektrischen Lenkung oder einem Steuerantrieb eines Ruders bei einem Schiff, um beispielsweise eine Beweglichkeit von Bauteilen bei Temperaturen unter 0°C zu gewährleisten, wenn ansonsten durch Vereisung eine Blockade der Beweglichkeit möglich wäre.

Eine weitere Kombination aus einer elektrischen Maschine und einem Heizelement ergibt sich bei der Fahrzeugklimatisierung mittels elektrischem Klimakompressor. Ein solcher Klimakompressor kann eine elektrische Maschine zum Bereitstellen der Kompressorleistung vorsehen - und zwar sowohl für eine Kühlwirkung also auch für eine Wärmepumpenfunktion. Zur Wärmeproduktion kann zusätzlich oder alternativ zur Wärmepumpenfunktion des Kältemittelkreises des Klimakompressors auch zumindest ein elektrisches Heizelement vorgesehen sein.

Sowohl eine elektrische Maschine als auch ein elektrisches Heizelement benötigen eine Leistungsregelung, die eine technisch aufwendige Ansteuerelektronik darstellt. Im Falle einer elektrischen Maschine ist dies der Wechselrichter zusammen mit seiner Steuerschaltung. Im Falle eines Heizelements kann die Leistungsregelung zum Beispiel durch eine Chopper-Steuerung bewirkt sein.

Aus der WO 2015/071045 AI ist ein Inverter für einen elektrischer Antriebsmotor bekannt, der über einen elektrischen Zwischenkreis mit elektrischer Energie versorgt wird. An diesem Zwischenkreis ist zusätzlich ein weiterer Inverter angeschlossen, über welchen abwechselnd ein Klimakompressor oder ein elektrischer Heizer betrieben werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem tech ¬ nischem Aufwand einen Doppelbetrieb einer elektrischen Maschine zusammen mit einem elektrischen Heizelement zu realisieren.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Pa ¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er ¬ findung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.

Durch die Erfindung ist eine Schaltvorrichtung für eine elektrische Maschine bereitgestellt. Die Schaltvorrichtung weist einen Inverter oder Wechselrichter auf, der dazu ein- gerichtet ist, bei der elektrischen Maschine in deren

elektrischen Phasenleitungen einen jeweiligen Phasenstrom zu schalten. Der Wechselrichter kann hierzu in an sich bekannter Weise beispielsweise H-Brückenschaltungen aufweisen. Die elektrische Leistung empfängt der Wechselrichter über einen Versorgungsanschluss der Schaltvorrichtung, über welchen elektrische Gesamtleistung eingespeist werden kann. Der Versorgungsanschluss kann also elektrische Kontakte zum Anschließen einer elektrischen Spannungsquelle aufweisen. Der Wechselrichter kann durch eine Steuerschaltung gesteuert werden, die dazu eingerichtet ist, den Wechselrichter in Abhängigkeit von einem externen Anforderungssignal zu steuern. Das Anforde ¬ rungssignal gibt vor, welche Leistung mittels der elektrischen Maschine bereitgestellt oder umgesetzt werden soll. Um nun parallel zur elektrischen Maschine mit geringem Aufwand auch eine zusätzliche Heizfunktion bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung auch zumindest einen Heizeranschluss zum Anschließen eines jeweiligen passiven Heizelements vorsieht. Mit passiv ist hierbei gemeint, dass das Heizelement keine eigene Elektronik zum Einstellen oder Regeln der Heizleistung des Heizelements aufweist. Bei dem passiven Heizelement kann es sich beispielsweise um ein

PTC-Element (PCT - Positive Temperature Coefficient) handeln. Im Folgenden ist zum einfacheren Verständnis nur von einem

Heizelement die Rede. Die Erfindung umfasst aber auch den Betrieb mehrerer Heizelemente.

Der Heizeranschluss kann z.B. elektrische Kontakte aufweisen, über welche elektrische Leistung passend für die vom Heizelement zu erzeugende Heizleistung an das Heizelement übertragen wird. Die elektrische Leistung wird von dem Versorgungsanschluss geliefert. Der Heizeranschluss ist hierzu über eine Schal ¬ tereinheit mit dem Versorgungsanschluss verschaltet oder ge ¬ koppelt. Mittels der Schaltereinheit kann der elektrische Heizstrom an dem Heizeranschluss geschaltet werden kann. Die besagte Steuerschaltung, die den Wechselrichter steuern kann, ist des Weiteren dazu eingerichtet, den über den Heizeranschluss abgegebenen Heizstrom durch Schalten der Schaltereinheit ebenfalls in Abhängigkeit von dem Anforderungssignal einzu ¬ stellen. Mit anderen Worten stellt oder regelt ein und dieselbe Steuerschaltung sowohl die elektrische Maschine als auch das Heizelement. Damit sind keine zwei unabhängigen Steuerungen nötig, was den Schaltungsaufwand der Schaltvorrichtung redu ¬ ziert .

Die Schaltvorrichtung kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, als elektrische Maschine einen Wankstabilisator oder eine elektrische Lenkung oder einen Aktuator eines Lastkraftwagens oder einer Baumaschine zu steuern oder zu betreiben. Es kann auch eine Kühlerlüftung eines Passagierzuges oder Güterzuges ge ¬ steuert werden. Auch ein Steuerantrieb für ein Ruder bei einem Schiff kann als elektrische Maschine durch die Schaltvorrichtung gesteuert werden. In der beschriebenen Weise kann eine Blockade durch Vereisung mittels des Heizelements verhindert werden. Zu der Erfindung gehören auch optionale Merkmale, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.

Die Schaltvorrichtung ist bevorzugt als eine kompakte elekt ¬ ronische Schaltung realisiert, bei welcher die Steuerschaltung, die Schaltereinheit und der Wechselrichter auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine bereitgestellt sind. Insbesondere ist vor ¬ gesehen, die Steuerschaltung als einzelnen MikroController zum Steuern sowohl des Wechselrichters als auch der Schaltereinheit auszugestalten. Durch Bereitstellen einer einzelnen Schal- tungsplatine kann die Schaltvorrichtung mit einer einzelnen gemeinsamen Kühlung und/oder mit einem gemeinsamen Netzteil für die Steuerschaltung realisiert oder bereitgestellt werden, was Bauteilkosten reduziert. Die besagte Schaltereinheit zum Regeln oder Stellen des

Heizstroms oder des Leistungsflusses für die Heizleistung des Heizelements ist bevorzugt als Chopper-Schaltung realisiert. Alternativ dazu kann die eingangs beschriebene Schaltungsan ¬ ordnung aus dem Stand der Technik verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist besonders vor ¬ teilhaft in der Kombination mit einem elektrischen Klimakompressor ausgestaltet, wobei die besagte elektrische Maschine dann einen Kompressor antreiben kann. Die Steuerschaltung ist in diesem Fall dazu eingerichtet, eine durch das Anforderungssignal angeforderte Klimatisierungsleistung nicht immer ausschließlich mittels des Klimakompressors, sondern durch Aufteilen der angeforderten Klimatisierungsleistung auf den Klimakompressor einerseits und das Heizelement andererseits bereitzustellen, falls dies leistungstechnisch oder energietechnisch günstiger ist. Hierzu ist in der Steuerschaltung eine Aufteilungsein- richtung bereitgestellt, die zum Beispiel auf der Grundlage eines Programmcodes für einen MikroController realisiert sein kann. Mittels der Aufteilungseinrichtung wird durch die Steuerschaltung die angeforderte Klimatisierungsleistung in einen ersten Anteil und in einen zweiten Anteil aufgeteilt. Der erste Anteil legt die elektrische Heizleistung fest, die in dem Heizelement durch Einstellen des Heizstroms mittels der

Schaltereinheit einzustellen ist. Der zweite Anteil legt die Kompressorleistung fest, die in dem elektrischen Klimakompressor durch Einstellen der Phasenströme der elektrischen Maschine mittels des Wechselrichters einzustellen ist. Die Anteile ergeben zusammen die angeforderte Klimatisierungsleistung. Ein Anteil, d.h. der erste Anteil oder der zweite Anteil, kann auch 0 sein. Die beiden Anteile können auch gleichzeitig ungleich 0 sein. Die Steuerschaltung ist dazu eingerichtet, die Schal ¬ tereinheit (für das Heizelement) und den Wechselrichter (für die elektrische Maschine des Klimakompressors) zum Ausgeben der Heizleistung und der Kompressorleistung zu betreiben.

Der Wechselrichter und die Schaltereinheit können auch getrennt von der Schaltvorrichtung bereitgestellt sein und mit dieser über elektrische Steuerkabel verbunden sein. Hierbei können aber sowohl der elektrische Klimakompressor also das Heizelement jeweils ohne eigene Steuerelektronik ausgestaltet sein, da diese ja durch die Schaltvorrichtung in Form der Steuerschaltung bereitgestellt wird.

Um eine Klimaregelung durch die Schaltvorrichtung bereitstellen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass deren Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, über einen Signaleingang zumindest ein Sensorsignal zu empfangen und die Heizleistung und die Kom- pressorleistung, d.h. die beiden Anteile an der angeforderte Klimatisierungsleistung, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Sensorsignal einzustellen. Somit ist eine einzige, kombinierte Regelung durch die Steuerschaltung realisiert, die zwei Klimatisierungselemente, nämlich das Heizelement und den Klima- kompressor, steuern und hierbei durch Aufteilen der angeforderten Klimatisierungsleistung einen nach einem Optimierungskriterium günstigen Betrieb der beiden Klimatisierungselemente bewirken kann. Bevorzugt ist die Steuerschaltung hierbei dazu eingerichtet, durch ein jeweiliges Sensorsignal eine Außentemperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder eine Uhrzeit zu erfassen und die beiden Anteile (Kompressorleistung und Heizleistung) in Abhängigkeit von einer Leistungskennlinie des Klimakompressors festzulegen. Somit kann durch die Leistungskennlinie für unterschiedliche Betriebspunkte betreffend Außentemperatur und/oder Luftfeuchtigkeit und/oder Zeitdauer, mittels der Leistungskennlinie ein optimaler Betrieb gemäß dem Optimie ¬ rungskriterium vorgesehen oder gewährleistet werden. So kann beispielsweise als Optimierungskriterium vorgesehen sein, dass die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, die beiden Anteile dahingehend festzulegen, dass die über den Versorgungsanschluss empfangende elektrische Gesamtleistung und/oder eine Anfahrdauer, die bis zum endgültigen Bereitstellen der angeforderten Klimatisierungsleistung nötig ist, zu minimieren. Das hierzu nötige Kennfeld oder die Leistungskennlinie kann auf Grundlage einfacher Versuche ermittelt werden. Hierbei kann auch ein Bautyp oder Baumodell des Heizelements berücksichtigt werden. So kann die zum Bereitstellen der angeforderten Klimatisierungsleistung benötigte Gesamteingangsleistung und/oder eine Anfahrdauer oder Rüstzeit zum Bereitstellen der Klimatisierungsleistung minimiert werden.

Besonders kompakt ist die Schaltvorrichtung bereitstellbar, indem ein Gehäuse vorgesehen ist, welches zumindest einen Heizeranschluss für jeweils ein Heizelement und den Versor ¬ gungsanschluss zum Empfangen der Eingangsleistung oder Ge- samtleistung aufweist und in welches die Steuerschaltung und der Wechselrichter integriert sind.

Durch die Kombination der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit einem elektrischen Klimakompressor ergibt sich die er- findungsgemäße Klimakompressoranordnung, die den Kompressor, eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kompressors sowie eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung aufweist. Der Wechselrichter der erfindungsgemäßen Schalt- Vorrichtung ist hierbei an Phasenleiter der elektrischen Maschine angeschlossen. Diese Phasenleiter stellen die Enden von elektrischen Spulen der elektrischen Maschine dar. Somit ergibt die erfindungsgemäße Klimakompressoranordnung einen elektri- sehen Klimakompressor mit integriertem Elektromotor und zugehörigem Inverter oder Wechselrichter, wobei zusätzlich ein Leistungsausgang in Form des zumindest einen Heizeranschlusses für jeweils ein passives Heizelement vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist der Kompressor sowohl für einen

Kühlbetrieb zum Kühlen als auch für eine Wärmepumpenfunktion zum Gewinnen von Wärme vorgesehen. Hierzu ist die Schaltvorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, den Kompressor zum Erzeugen einer Heizleistung und einer Kühlleistung/Trockenleistung zu be- treiben. Bei Erzeugen der Trockenleistung kann sich ein überschüssiger Anteil an Trockenleistung ergeben, der zum Trocken der zu klimatisierenden Umgebungsluft benötigt wird. Die klimatisierte Umgebungsluft ist dann kälter als vorgegeben oder gewünscht. Die Schaltvorrichtung ist dazu eingerichtet, den in Bezug auf die durch das Anforderungssignal angeforderte Ge ¬ samtkühlleistung überschüssigen und zum Trocken der Umgebungsluft benötigten Anteil der Trockenleistung durch Ausgeben eines Heizstroms am Heizeranschluss zu kompensieren. Muss also die Umgebungsluft zunächst gekühlt werden, um eine durch das Anforderungssignal vorgegebene Luftfeuchtigkeit einzustellen, und kühlt hierbei die Umgebungsluft zu weit ab, so wird die getrocknete, gekühlte Umgebungsluft mittels des passiven Heizelements über den Heizeranschluss wieder auf die gewünschte Solltemperatur erwärmt. Somit wird der erfindungsgemäße Kli- makompressor als Kaskade aus Kältequelle und elektrischer Heizquelle betrieben.

Bei der Klimakompressoranordnung ist das besagte passive Heizelement an den Heizeranschluss angeschlossen, wobei das Heizelement in ein Gehäuse des Kompressors integriert sein kann. Somit sind dann ein elektrisches Heizelement und ein Klima ¬ kompressor in einem gemeinsamen Gehäuse bereitgestellt. Dies weist den Vorteil auf, dass die zu klimatisierende Umgebungsluft bei Passieren oder Durchströmen des Gehäuses mit der gewünschten oder angeforderten Klimatisierungsleistung beaufschlagt wird, ohne noch zu einem externen Heizelement umgeleitet werden zu müssen .

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer elektrischen Maschine und eines Heizelements mittels einer einzigen Steuerschaltung einer Schaltvorrichtung, wie sie durch die Erfindung bereitgestellt ist. Über den Versorgungsanschluss der Schaltvorrichtung wird die elektrische Gesamtleistung empfangen und durch die Steuerschaltung in Abhängigkeit von dem externen Anforderungssignal (für eine Klimatisierungsleistung und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder eine Solltemperatur) aufgeteilt. Mittels eines mit dem Versorgungsanschluss ge- koppelten Wechselrichters wird ein jeweiliger Phasenstrom in elektrischen Phasenleitungen der elektrischen Maschine geschaltet. Hierdurch wird die elektrische Maschine betrieben und kann beispielsweise einen Kompressor antreiben. Durch die Steuerschaltung wird zusätzlich an einem Heizeranschluss mittels einer ebenfalls mit dem Versorgungsanschluss gekoppelten

Schaltereinheit, beispielsweise der besagten Chopper-Schaltung, ein über den Heizeranschluss abgegebener Heizstrom durch Schalten der Schaltereinheit in Abhängigkeit von dem Anfor ¬ derungssignal eingestellt.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimakompressoranordnung; und Fig. 2 ein Kennfeld, mittels welchem ein Optimierungskriterium zum Betrieb der Klimakompressoranordnung von Fig. 1 erfüllt wird. Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Klimakompressoranordnung 10, die einen

Kompressor 11 (COMP) , eine elektrische Maschine 12 (ENG) , einen Wechselrichter 13 (INV), eine Schaltereinheit 14 (CHOPPER) und eine Steuerschaltung 15 aufweisen kann. Die Steuerschaltung 15 kann auf der Grundlage eines MikroControllers (μθ) als Pro- zessoreinrichtung 17 bereitgestellt sein.

An die Klimakompressoranordnung 10 kann ein passives Heizelement 16 (HEATER) angeschlossen sein. Das Heizelement 16 kann ein PTC-Element sein, beispielsweise eine Heizwendel oder ein Heizstab. Das Heizelement 16 kann über einen Heizeranschluss 18 beispielsweise über ein zweiadriges Kabel oder zwei elektrische Kontakte zum Übertragen eines Heizstroms (DC - Gleichstrom) angeschlossen sein. An den Wechselrichter 13 kann über Phasenleitungen 12 λ die elektrische Maschine 12 angeschlossen sein.

Die Schaltereinheit 14, der Wechselrichter 13 und die Steu ¬ erschaltung 15 können auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine 19 bereitgestellt sein. Die Schaltungsplatine 19 repräsentiert eine Schaltvorrichtung im Sinne der Erfindung. Schaltelemente des Wechselrichters 13 und der Schaltereinheit 14 können als Transistoren bereitgestellt sein, die auf der Schaltungsplatine

19 aufgelötet sein können.

Die Schaltereinheit 15 kann den Wechselrichter 13 und die Schaltereinheit 14 in Abhängigkeit von einem Anforderungssignal

20 schalten, sodass eine über einen Versorgungsanschluss 21 empfangene elektrische Gesamtleistung POW zum einen mittels des Wechselrichters 13 an die elektrische Maschine 12 zum Erzeugen einer Kompressorleistung 22 und zum anderen mittels der

Schaltereinheit 14 zum Betreiben des Heizelements 16 zur Er ¬ zeugung von Heizleistung 23 abgegeben wird. Die Kompressorleistung 22 kann eine Kühlleistung/Wärmepumpenleistung 24 und eine Trockenleistung 25 zum Einstellen einer Luftfeuchtigkeit einer durch die Klimakompressoranordnung 10 klimatisierten Luft umfassen .

Der Kompressor 11 und die elektronischen Komponenten 12, 13, 14, 15 können in einem gemeinsamen Gehäuse 10 λ angeordnet sein, welches den Versorgungsanschluss POW und den Heizeranschluss 18 auf ¬ weisen kann.

Fig. 2 veranschaulicht, wie durch die Steuerschaltung 15 die angeforderte Klimatisierungsleistung 20 in die Kompressorleistung 22 einerseits und die Heizleistung 23 andererseits aufgeteilt werden kann, um den Wechselrichter 13 einerseits und die Schaltereinheit 14 andererseits entsprechend anzusteuern. Fig. 2 veranschaulicht hierbei, wie über der angeforderten

Solltemperatur T für eine angeforderte Klimatisierungsleistung 26 die Heizleistung 23 einerseits und die Kompressorleistung 22 andererseits festgelegt werden können. Für die Kompressorleistung 22 sind die Wärmepumpenleistung 24 und die Trocken- leistung 25 festgelegt. Die angeforderte Klimatisierungsleitung 26 kann eine Heizanforderung 27 und eine Kühlanforderung 28 aufweisen . Die Fig. 2 dargestellten Kennlinien bewirken dabei, dass die insgesamt zum Bereitstellen der angeforderten Klimatisierungsleistung 26 aufgenommene oder empfangene oder verbrauchte Gesamtleistung POW minimiert ist und/oder innerhalb einer vorbestimmten maximalen Anlaufzeit tmax bereitgestellt werden kann .

Durch die Integration der Regelung in die kombinierte Steuerschaltung 15 ergibt sich eine Senkung der Systemkosten und/oder Energiekosten bei Erfüllung der Klimatisierungsanforderungen.

Die Klimakompressoranordnung 10 ist bevorzugt in einem

Kraftfahrzeug bereitgestellt, das die Klimakompressoranordnung 10 als eine elektrifiziert Heiz-und Kältequelle aufweist, wie es beispielsweise in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug oder einem Hybridfahrzeug vorgesehen sein kann. Auch in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine kann die

elektrifiziert Klimatisierung bereitgestellt sein. Weitere Integrationsmöglichkeiten sind denkbar, beispielsweise dass das Heizelement 16 im selben Gehäuse 10 λ des Klimakom ¬ pressors mit untergebracht ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Wechselrichter 13 mit der Schaltereinheit 14 in einer separaten Box bereitgestellt sein, die den elektrischen Kom- pressor (Maschine 12 und Kompressor 11) und das Heizelement 16 über Kabel oder Stromschienen ansteuert, ohne dass diese eine eigene Elektronik aufweisen.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Koordinierung eines Klimakompressors und eines Heizelements bereitgestellt werden kann.