BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit überkritisch arbeitendem Kältemittel, wobei die Kälteanlage in einem ersten Betriebsmodus, insbesondere einem geregelten Unterkühlungsbetrieb, oder in einem zweiten Betriebsmodus, insbesondere einem geregelten Hochdruckbetrieb betreibbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kälteanlage, die gemäß dem Verfahren betrieben wird, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage.

Aus der WO 2018 137 783 A1 ist eine Expansionseinheit für den Einbau in einer Kälteanlage bekannt, die mit überkritisch arbeitendem Kältemittel befallt ist. Die Expansionseinheit umfasst zwei Expansionssysteme zur Einstellung von unterschiedlichen Druckniveaus von gewünschten transkritischen oder unterkühlten Betriebszuständen.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit überkritisch arbeitendem Kältemittel anzugeben, mit dem ein effizienter Betrieb möglich ist und insbesondere eine verbesserte Umstellung zwischen transkritischen und unterkühlten Betriebszuständen erreicht wird. Ferner soll das Verfahren mit einer einfach aufgebauten Kälteanlage umsetzbar sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, eine Kälteanlage und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Vorgeschlagen wird als ein Verfahren zum Betrieben einer Kälteanlage mit überkritisch arbeitendem Kältemittel, wobei die Kälteanlage in einem ersten Betriebsmodus, insbesondere einem geregelten Unterkühlungsbetrieb, oder in einem zweiten Betriebsmodus, insbesondere einem geregelten Hochdruckbetrieb betreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Festlegen eines unteren Druckgrenzwerts und eines oberen Druckgrenzwerts, derart dass der Betrag der Differenz zwischen dem oberen Druckgrenzwert und dem unteren Druckgrenzwert größer als 1 ist, insbesondere größer als 5, vorzugsweise etwa 10 ist;

Bestimmen oder Erfassen eines hochdruckseitigen Kältemitteldrucks oder/und einer hochdruckseitigen Kältemitteltemperatur;

Vergleichen des Kältemitteldrucks mit dem unteren Druckgrenzwert oder/und dem oberen Druckgrenzwert;

Betreiben der Kälteanlage in dem ersten Betriebsmodus oder in dem zweiten Betriebsmodus in Abhängigkeit von dem Vergleich des bestimmten oder erfassten Kältemitteldrucks mit dem unteren Druckgrenzwert oder/und dem oberen Druckgrenzwert.

Durch die Definition eines Druckbereichs, der sich von dem unteren Druckgrenzwert zu dem oberen Druckgrenzwert erstreckt, wird eine Art Übergangsbereich festgelegt, um einen optimierten Betrieb der Kälteanlage in dem gewünschten Betriebsmodus zu ermöglichen.

Bei dem Verfahren kann bei einem Kältemitteldruck, der innerhalb der Grenzen von dem unterem Druckgrenzwert und dem oberem Druckgrenzwert liegt, die Kälteanlage in dem ersten Betriebsmodus oder dem zweite Betriebsmodus betrieben werden.

Bei dem Verfahren kann bei dem Vergleich ein unterer Vergleichsdruckwert bestimmt werden durch die Differenz zwischen dem Kältemitteldruck und dem unteren Druckgrenzwert. Bei dem Verfahren kann bei dem Vergleich ein oberer Vergleichsdruckwert bestimmt werden durch die Differenz zwischen dem Kältemitteldruck und dem oberen Druckgrenzwert.

Bei dem Verfahren kann der erste Betriebsmodus eingestellt werden, wenn der untere Vergleichsdruckwert kleiner als Null ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass unterhalb des unteren Druckgrenzwerts nur der erste Betriebsmodus aktiviert ist.

Bei dem Verfahren kann der zweite Betriebsmodus eingestellt werden, wenn der obere Vergleichsdruckwert größer als oder gleich Null ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei Erreichen oder oberhalb des oberen Druckgrenzwerts nur der zweite Betriebsmodus aktiviert ist.

Alternativ kann bei dem Verfahren per einfachem „kleiner-als-“ bzw. „größer- als-“ Vergleich des bestimmten oder erfassten Druckwerts mit den festgelegten unteren und oberen Druckgrenzwerten entschieden werden, ob ein erster oder zweiter Betriebsmodus umzusetzen ist.

Bei dem Verfahren kann ausgehend von dem Betrieb im ersten Betriebsmodus, der erste Betriebsmodus solange geregelt aufrechterhalten bleiben bis der obere Vergleichsdruckwert größer als oder gleich Null ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Kälteanlage solange in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird bis, von einem tieferen Druckniveau kommend, der obere Druckgrenzwert erreicht wird und ein Umschalten in den zweiten Betriebsmodus erfolgen kann.

Bei dem Verfahren kann ausgehend von dem Betrieb im zweiten Betriebsmodus, der zweite Betriebsmodus solange geregelt aufrecht erhalten bleiben bis der untere Vergleichsdruckwert kleiner als Null ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Kälteanlage solange in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird bis, von einem höheren Druckniveau kommend, der untere Druckgrenzwert erreicht bzw. unterschritten wird und ein Umschalten in den ersten Betriebsmodus erfolgen kann. Alternativ kann auch hier ein einfaches Vergleichsverfahren zwischen einem erfassten oder bestimmten Druckwert und einem unteren Druckgrenzwert herangezogen werden, welches von einem zweiten Betriebsmodus kommend in einen ersten wechselt, sobald ein unterer Druckgrenzwert erreicht oder unterschritten wird. In Analogie zu obigem Vergleichsverfahren wird aus einem ersten Betriebsmodus kommend in einen zweiten gewechselt, sobald ein oberer Druckgrenzwert erreicht oder überschritten wird.

Mit anderen Worten wird innerhalb des Übergangsbereichs von dem unteren Druckgrenzwert bis zu dem oberen Druckgrenzwert (bzw. umgekehrt) ein entsprechender Betriebsmodus beibehalten in Abhängigkeit davon wie bzw. aus welcher Drucklage in den Übergangsbereich eingetreten wird. Somit kann eine Art Hysterese erreicht werden, um die Übergänge zwischen den beiden Betriebsmodi ruhig und nicht sprunghaft auszugestalten.

Bei dem Verfahren kann das Einstellen oder/und Beibehalten des ersten Betriebsmodus und des zweiten Betriebsmodus durch Einstellen von wenigstens einem Expansionsventil erfolgen. Dabei ist das Verfahren insbesondere so ausgelegt, dass auch ein einzelnes Expansionsventil ausreicht, um die gewünschten Betriebsmodi einzustellen.

Dabei kann das Einstellen des Expansionsventils insbesondere zum Erzielen einer bestimmten System kenngröße wie bspw. Hochdruck und/oder Unterkühlung in Abhängigkeit von dem erfassten Kältemitteldruck erfolgen und mit einer zeitlichen Verzögerung durchgeführt werden. Hierdurch kann eine Art gleitender bzw. stetiger Übergang zwischen den beiden Betriebsmodi erreicht werden, weil das Ansteuern des Expansionsventils gedämpft wird, so dass keine sprunghafte Änderung von dem einen in den anderen Betriebsmodus erfolgt.

Das Verfahren kann ferner folgende Schritte umfassen:

Vergleichen des erfassten Kältemitteldrucks mit einem resultierenden Kältemittelsolldruck auf Basis der abgeschätzten, bestimmten oder erfassten Käl- temitteltemperatur; Einstellen oder Anfahren eines Kältemittelsolldruckes oder einer Soll-Unterkühlung über die Querschnittsanpassungen des Expansionsorgans. Eine Überwachung des Kältemitteldrucks (Ist-Druck) und des Kältemittelsolldrucks kann insbesondere für die oben beschriebene Betriebsweise des Systems verwendet werden.

Ferner wird eine Kälteanlage für ein verbrennungsmotorisch oder zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Kälteanlage für den Betrieb mit überkritisch arbeitendem Kältemittel eingerichtet ist und wobei die Kälteanlage umfasst: einen Kältemittelverdichter, einen ersten Wärmeübertrager, insbesondere Gaskühler, einen zweiten Wärmeübertrager, insbesondere Verdampfer, eine stromabwärts von dem ersten Wärmeübertrager angeordnete Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Kältemitteldrucks oder/und zur Erfassung einer Kältemitteltemperatur; ein stromaufwärts von dem zweiten Wärmeübertrager angeordnetes, regelbares Expansionsventil; eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist die Kälteanlage in dem oben beschriebenen Verfahren zu betreiben.

Dabei ist die genannte Ausführungsform einer Kälteanlage die einfachste Variante zur Umsetzung dieses Verfahrens. Ein solche Kälteanlage kann durch weitere Wärmeübertrager wie bspw. zusätzliche Gaskühler und/oder Verdampfer (Heckverdampfer, Chiller) ausgestaltet sein. Darüber hinaus kann sie eine Wärmepumpenfunktionalität ausweisen.

Ein Kraftfahrzeug mit verbrennungsmotorischem oder zumindest teilweise elektrischem Antrieb kann mit einer solchen Kälteanlage ausgerüstet sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt: Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Beispiels einer Kälteanlage;

Fig. 2 ein vereinfachten Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Kälteanlage;

Fig. 3 ein vereinfachtes Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs von Betriebsmodi und Kältemitteldruck.

Fig. 1 zeigt ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer Kälteanlage 10, die mit überkritisch arbeitendem Kältemittel, beispielsweise R744, befallt ist. Die Kälteanlage 10 umfasst in dieser beispielhaften Konfiguration einen Kältemittelverdichter 12, einen ersten (äußeren bzw. direkten / indirekten) Wärmeübertrager 14, der als Gaskühler bzw. Kondensator wirkt, einen zweiten Wärmeübertrager 16, der als (direkter / indirekter) Verdampfer wirkt, und einen Kältemittelsammler 18. Dem zweiten Wärmeübertrager 16 (Verdampfer) ist ein Expansionsventil AE1 vorgeschaltet. Das Expansionsventil AE1 ist insbesondere regelbar ausgeführt.

Ferner weist die Kälteanlage 10 einen inneren Wärmeübertrager 20 auf. Der innere Wärmeübertrager 20 ist im gezeigten Beispiel bezogen auf die Niederdruckseite der Kälteanlage stromabwärts von dem Kältemittelsammler 18 und stromaufwärts von dem Kältemittelverdichter 12 angeordnet.

In der Kälteanlage 10 sind beispielhaft mehrere Druck- bzw. Temperatursensoren pT1 , pT2, pT3 dargestellt, die an passenden bzw. üblichen Positionen in einer Kälteanlage angeordnet sind. Der Sensor pT2 ist dabei stromabwärts von dem ersten Wärmeübertrager 14 angeordnet zur Erfassung eines Kältemitteldrucks oder/und zur Erfassung einer Kältemitteltemperatur. Ferner kann die Kälteanlage eine Sensoreinrichtung Tum zur Erfassung einer Umgebungstemperatur aufweisen.

Der Kältemittelfluss in der Kälteanlage 10 ist durch die Pfeilsymbole entlang der schematisch mittels Linien dargestellten Kältemittelleitungen verdeutlicht. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Fig. 1 lediglich eine Art Grundkonfi- guration der Kälteanlage 10 gezeigt wird, die selbstverständlich um weitere Komponenten ergänzt werden kann. Die Kälteanlage 10 kann insbesondere auch dazu eingerichtet sein, beispielsweise in einem Wärmepumpenmodus betrieben zu werden.

Die Kälteanlage 10 kann beispielsweise einen hier nicht gezeigten dritten Wärmeübertrager, beispielsweise einen Chiller, aufweisen. Strömungstechnisch wäre ein dritter Wärmeübertrager (Chiller) parallel zu dem zweiten Wärmeübertrager (Verdampfer) angeordnet. Der dritte Wärmeübertrager kann in der Ausführungsform Chiller als indirekter Wärmeübertrager mit einem nicht weiter dargestellten Kühlmittelkreislauf verbunden sein, der insbesondere zur Kühlung von elektrischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann, wie beispielsweise einer Hochvolt-Batterie, einem elektrischen Antrieb und dergleichen.

Die Kälteanlage 10 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 30, die dazu eingerichtet ist die Kälteanlage 10 gemäß einem nachfolgend beschriebenen Verfahren 500 zu betreiben. Die Steuereinrichtung 30 ist mittels gestrichelt dargestellter Signalleitungen mit verschiedenen Komponenten der Kälteanlage 10 verbunden, wobei in Fig. 1 lediglich beispielhaft die Verbindungen zu den Sensoreinrichtungen pT1 , pT2, pT3, Tum sowie dem Expansionsventil AE1 und dem Verdichter 12 gezeigt sind.

Fig. 2 zeigt vereinfacht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Betreiben einer Kälteanlage 10.

Die Kälteanlage 10 kann in einem ersten Betriebsmodus BM1 , insbesondere einem geregelten Unterkühlungsbetrieb (auch als Subcooling bezeichnet), oder in einem zweiten Betriebsmodus BM2, insbesondere einem geregelten Hochdruckbetrieb, betrieben werden.

Gemäß dem Verfahren 500 werden in einem Schritt S501 ein unterer Druckgrenzwerts PGun und ein oberer Druckgrenzwert PGob festgelegt, derart dass der Betrag der Differenz DPG zwischen dem oberen Druckgrenzwert PGob und dem unteren Druckgrenzwert PGun größer als 1 ist, insbesondere größer als 5, vorzugsweise etwa 10 ist.

Gemäß einem Schritt S502 erfolgt ein Bestimmen oder Erfassen eines hochdruckseitigen Kältemitteldrucks Pkm_HD oder/und einer hochdruckseitigen Kältemitteltemperatur Tkm_HD. Ausgehend von der insbesondere über den Sensor pT2 erfassten oder bestimmten oder abgeschätzten Kältemitteltemperatur Tkm_HD wird ein potenzieller Solldruckwert ermittelt und kann mit dem erfassten und im System an dieser Stelle vorliegenden Druckwert Pkm_HD verglichen werden. Sofern der Kältemitteldruck Pkm_HD nicht direkt erfasst bzw. gemessen wird, kann er basierend auf der erfassten Kältemitteltemperatur Tkm_HD oder über DruckverlustkennlinieZ-kennfelder ausgehend von einem anderen im Systemverfügbaren Druck(-Temperatur)- sensor, wie bspw. pT1 , aus bestimmt oder abgeschätzt werden.

Das weitere Betreiben der Kälteanlage erfolgt in dem ersten Betriebsmodus BM1 oder in dem zweiten Betriebsmodus BM2 in Abhängigkeit von dem in Schritt S503 durchgeführten Vergleich des bestimmten oder erfassten Kältemitteldrucks Pkm_HD mit dem unteren Druckgrenzwert PGun oder/und dem oberen Druckgrenzwert PGob.

Dabei wird über das Steuergerät 30 in der Weise auf das Expansionsventil AE1 eingewirkt, dass dieses über die Variation seines Innenquerschnittes aktiv auf die resultierende Unterkühlung des ersten Betriebsmodus BM1 o- der auf den einzustellenden optimalen Hochdruck des zweiten Betriebsmodus BM2 einwirkt bzw. diese Größen einstellt, wobei bei einem Kältemitteldruck, der innerhalb der Grenzen von dem unterem Druckgrenzwert und dem oberem Druckgrenzwert liegt, die Kälteanlage in dem ersten Betriebsmodus BM1 oder dem zweite Betriebsmodus BM2 betrieben wird.

Bei dem Vergleich in Schritt S503 wird ein unterer Vergleichsdruckwert VPun bestimmt durch die Differenz zwischen dem unteren Druckgrenzwert PGun und dem Kältemitteldruck Pkm_HD, also

VPun = PGun - Pkm_HD Bei dem Vergleich in Schritt S503 wird alternativ oder ergänzend ein oberer Vergleichsdruckwert VPob bestimmt durch die Differenz zwischen dem oberen Druckgrenzwert PGob und dem Kältemitteldruck Pkm_HD, also

VPob = PGob - Pkm_HD.

Geht man beispielhaft davon aus, dass die Kälteanlage 10 gestartet wird o- der anderes ausgedrückt hochgefahren wird, ist davon auszugehen, dass der Kältemitteldruck Pkm_HD ausgehend von einem Ruhedruck zunimmt, aber zu Beginn noch unterhalb des unteren Druckgrenzwerts PGun liegt.

Es wird bei dem Verfahren 500 somit in einem Schritt S504 der erste Betriebsmodus BM1 eingestellt, wenn der untere Vergleichsdruckwert VPun kleiner als Null ist.

Ausgehend von dem Betrieb im ersten Betriebsmodus BM bleibt der erste Betriebsmodus BM1 solange geregelt aufrecht erhalten bis der obere Vergleichsdruckwert VPob größer als oder gleich Null ist (S505).

Wird in Schritt S505 festgestellt, dass der obere Vergleichsdruckwert VPob größer als oder gleich Null ist, wird der zweite Betriebsmodus BM2 eingestellt.

Ausgehend von dem Betrieb im zweiten Betriebsmodus BM2 bleibt dann der zweite Betriebsmodus BM2 solange geregelt aufrecht erhalten bis der untere Vergleichsdruckwert VPun kleiner als Null ist (S504).

Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass vor bzw. bei dem Start der Kälteanlage 10 anhand von Ruhedruck und/oder Umgebungstemperatur abgeschätzt werden kann, welcher Systemhockdruck (Kältemitteldruck) zu erwarten ist und zumindest ergänzend auch basierend auf diesen Größen eine Prognose für den zu erwartenden und damit anzufahrenden bzw. einzustellenden Betriebsmodus BM1 oder BM2 gegeben werden kann. Wird in Schritt S504 festgestellt, dass der untere Vergleichsdruckwert VPun kleiner als Null ist bzw. wird folglich die untere Druckgrenze PGun erreicht oder unterschritten, wird (erneut) der erste Betriebsmodus BM1 eingestellt.

Bei dem Verfahren 500 erfolgt das Einstellen oder/und Beibehalten des ersten Betriebsmodus BM1 und des zweiten Betriebsmodus BM2 durch Einstellen eines Expansionsventils, insbesondere des Expansionsventils AE1.

Dabei kann das Einstellen des Expansionsventils AE1 in Abhängigkeit von dem erfassten Kältemitteldruck Pkm_HD erfolgen und mit einer zeitlichen Verzögerung durchgeführt werden. Dabei kann das Einstellen insbesondere auch in Abhängigkeit von einem einzustellenden bzw. zu erreichenden Kältemittelsolldruck oder einer geforderten Unterkühlung T_SC erfolgen.

Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl die Erfassung bzw. Bestimmung des Kältemitteldrucks Pkm_HD als auch die Bestimmung des Sollwertes eines Kältemitteldrucks Pkm_HD_Soll oder der einzustellenden Unterkühlung T_SC_Soll im Rahmen des Verfahrens 500 regelmäßig bzw. kontinuierlich erfolgt bzw. aktualisiert wird, auch wenn dies nicht explizit als sich wiederholender Verfahrensschritt in dem Ablaufschema dargestellt ist.

Das in Fig. 3 gezeigte Diagramm verdeutlicht das oben beschriebene Verfahren, was nachfolgend erläutert wird.

Auf der X-Achse des Diagramms ist der Kältemitteldruck Pkm_HD eingetragen. Auf der Y-Achse sind die beiden Betriebsmodi BM1 und BM2 dargestellt. Ferner sind auf der X-Achse die beiden Druckgrenzwerte PGun und PGob eingetragen. Eine breiter dargestellte, durchgezogene Linie illustriert vereinfacht den Druckverlauf.

Rein beispielhaft sind in dem Diagramm in Klammem mögliche Werte für diese Druckgrenzwerte angegeben, etwa PGun = 58 bar und PGob = 68 bar. Diese konkreten Werte sind aber nicht dahingehend einschränkend zu ver- stehen, dass nur diese Werte möglich sind. Denkbar sind auch andere Werte, die beispielsweise näher beieinander liegen, etwa 60 bar und 66 bar.

Im konkreten Beispiel ergibt sich aus der Differenz DPG zwischen dem oberen Druckgrenzwert PGob und dem unteren Druckgrenzwert PGun, dass diese größer als 1 ist, insbesondere größer als 5, und hier vorzugsweise 10 ist. Mit anderen Worten wird zwischen den beiden Druckgrenzwerten PGun und PGob ein hier beispielhaft 10 bar umfassender Übergangsbereich gebildet, der in der Fig. 3 schraffiert illustriert ist.

Aus dem Diagramm der Fig. 3 ist ersichtlich, dass der erste Betriebsmodus BM immer aktiv ist, wenn der Kältemitteldruck Pkm_HD unterhalb des unteren Druckgrenzwerts PGun liegt. Der zweite Betriebsmodus BM2 ist immer aktiv, wenn der Kältemitteldruck Pkm_HD größer als der obere Druckgrenzwert PGob ist.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich und oben beschrieben, können in dem Übergangsbereich zwischen den beiden Druckgrenzwerten PGun und PGob beide Betriebsmodi BM1 oder BM2 aktiv sein. Steigt der Kältemitteldruck Pkm_HD ausgehend von einem Betrieb der Kälteanlage 10 in dem ersten Betriebsmodus BM1 , wird der Betriebsmodus BM1 innerhalb des Übergangsbereichs beibehalten bis der Kältemitteldruck Pkm_HD den oberen Druckgrenzwert PGob erreicht. Sinkt der Kältemitteldruck Pkm_HD ausgehend von einem Betrieb der Kälteanlage 10 in dem zweiten Betriebsmodus BM2, wird der Betriebsmodus BM2 innerhalb des Übergangsbereichs beibehalten bis der Kältemitteldruck Pkm_HD den unteren Druckgrenzwert PGun erreicht.

Rein beispielhaft soll das Verfahren 500 der Fig. 2 in Zusammenschau mit dem Diagramm der Fig. 3 nachfolgend anhand konkreter Werte genauer beschrieben werden. Ausgehend von einem Kältemitteldruck Pkm_HD von beispielsweise 56 bar, der in Schritt S502 bestimmt bzw. erfasst worden ist, ergibt sich aus Schritt S503:

VPun = 56 bar - 58 bar = -2

VPob = 56 bar - 68 bar = -12

VPun ist somit kleiner als Null, so dass gemäß Schritt S504 der erste Betriebsmodus BM1 aktiv ist. Innerhalb des ersten Betriebsmodus wird nun kontinuierlich bzw. wiederholt überprüft, ob VPob größer als Null wird. Bei einem Kältemitteldruck von beispielsweise 63 bar ergibt sich ausgehend von dem ersten Betriebsmodus:

VPob = 63 bar - 68 bar = -5

Entsprechend erfolgt noch keine Umschaltung in den zweiten Betriebsmodus BM2.

Steigt der Kältemitteldruck während des ersten Betriebsmodus BM1 auf beispielsweise 69 bar ergibt sich:

VPob = 69 bar - 68 bar = 1

Somit ist VPob größer als oder gleich Null (S505) und es wird der zweite Betriebsmodus BM2 aktiviert.

Innerhalb des zweiten Betriebsmodus BM2 wird nun kontinuierlich bzw. wiederholt überprüft, ob VPun kleiner als Null wird (S504). Bei einem (wieder sinkenden) Kältemitteldruck von beispielsweise 63 bar ergibt sich ausgehend von dem zweiten Betriebsmodus:

VPun = 63 bar - 58 bar = 5

Entsprechend erfolgt noch keine Umschaltung in den ersten Betriebsmodus BM1.

Sinkt der Kältemitteldruck während des zweiten Betriebsmodus BM2 auf beispielsweise 57 bar ergibt sich: VPun = 57 bar - 58 bar = -1

Somit ist VPun kleiner als Null (S504) und es wird (wieder) der erste Betriebsmodus BM1 aktiviert.

Aus der obigen Beschreibung mit den beispielhaften konkreten Druckwerten ist ersichtlich, dass bei dem Verfahren 500 ausgehend von dem Betrieb im ersten Betriebsmodus BM1 der erste Betriebsmodus solange geregelt aufrecht erhalten bleibt bis der obere Vergleichsdruckwert VPob größer als oder gleich Null ist (S505). Ausgehend von dem Betrieb im zweiten Betriebsmodus BM2, wird der zweite Betriebsmodus BM2 solange geregelt aufrechterhalten bis der untere Vergleichsdruckwert VPun kleiner als Null ist (S504).

Die alternative Prozedur zum Durchlaufen des Verfahrens bzw. zur Umsetzung der Entscheidungskriterien, welcher Betriebsmodus anzuwählen ist, basiert auf der einfachen Funktion eines Istwert-Vergleichs zwischen einem vorliegenden Systemdruck Pkm_HD und den zu definierenden bzw. vorgegebenen Druckgrenzen PGun und PGob.

Pkm_HD > bzw. Betriebsmodus BM2

Pkm_HD < bzw. Betriebsmodus BM1

PGun < bzw. < Pkm_HD < bzw. < PGob Betriebsmodus BM1 oder Betriebsmodus BM2, wobei in letzterem Fall zu berücksichtigen ist, von welcher Seite bzw. aus welchem Druckbereich kommend in den Übergangsbereich zwischen PGun und PGob eingetreten wird.

Damit ergibt sich: Eintritt aus Bereich PGob kommend in den Zwischenbereich PGun < bzw. < Pkm_HD < bzw. < PGob Betriebsmodus BM2 bleibt beibehalten, solange bis PGun erreicht oder unterschritten wird.

Eintritt aus Bereich PGun kommend in den Zwischenbereich PGun < bzw. < Pkm_HD < bzw. < Betriebsmodus BM1 bleibt beibehalten, solange bis PGob erreicht oder überschritten wird. Das vorgestellte Verfahren 500 basiert, bezogen auf die beispielhafte Systemskizze in Fig. 1 , auf dem Zusammenwirken der Sensoreinrichtung pT2 und dem Expansionsventil AE1 . Der aus dem Diagramm der Fig. 3 ersichtliche, schraffierte Übergangsbereich ermöglicht eine Art gleitender bzw. stetiger Übergang zwischen den beiden Betriebsmodi BM1 und BM2, wobei das Ansteuern des Expansionsventils AE1 gedämpft wird, so dass keine sprunghafte Änderung von dem einen in den anderen Betriebsmodus erfolgt.

Das Verfahren wurde hier ganz allgemein für eine Kälteanlage 10 und einem als Gaskühler arbeitenden Umgebungswärmeübertrager 14 beschrieben, dessen stromabwärtsseitig gemessene Kältemitteltemperatur und der daraus resultierende Sollhochdruck Pkm_HD_soll als Ausgangspunkt für die Umsetzung des Verfahrens herangezogen wird. Dieser Wärmeübertrager 14 kann die Wärmeabgabe direkt oder indirekt umsetzen. Darüber hinaus kann das Verfahren für diesen Wärmeübertrager 14 in dem beschriebenen Anwendungsfall für die Kälteanlage 10 auch für eine (nicht skizzierte und näher beschriebene) Wärmepumpenanwendung mit einem bspw. als Heizregister oder indirekten Wärmeübertrager wirkenden Wärmeübertrager gesetzt werden und zwar analog aufbauend auf einer gemessenen Temperatur, einem daraus resultierenden Hochdrucksollwert Pkm_HD_soll, einstellbar über ein entsprechend platziertes weiteres Expansionsorgan stets funktionierend unter Berücksichtigung der Übergabekriterien zwischen den jeweiligen Betriebsmodi 1 und 2.