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Dokumentenidentifikation DE102006045001A1 12.04.2007
Titel Ein Verfahren und eine Regeleinheit zur Regelung eines Energieniveaus
Anmelder Danfoss Compressors GmbH, 24939 Flensburg, DE
Erfinder Joergensen, Henrik, Graasten, DK;
Thomsen, Rune, Loegumkloster, DK
Vertreter Patentanwälte Knoblauch und Knoblauch, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 23.09.2006
DE-Aktenzeichen 102006045001
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse B60R 16/03(2006.01)A, F, I, 20060923, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01R 31/36(2006.01)A, L, I, 20060923, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Verfahren und eine Regeleinheit zur Regelung der von einer Energiequelle (26) abgenommenen Energie. Auf Grund einer festgestellten Änderungsquote der gemessenen Spannung (1) wird eine voraussichtliche restliche Laufzeit beechnet. Die voraussichtliche restliche Laufzeit ist die Zeit, nach der die spezifischen Laufkriterien nicht länger erfüllt werden, wenn das vorhandene Energieniveau beibehalten wird. Die voraussichtliche restliche Laufzeit wird mit einem Schwellwert verglichen, und wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit kürzer ist als der Schwellwert, wird die von der Energiequelle (26) abgenommene Energie reduziert. Dadurch wird die Laufzeit der Energiequelle (26) maximiert. Dies ist besonders nützlich, wenn die Energiequelle eine begrenzte Energiequelle ist, wie z. B. eine Batterie (26), z. B. für den Betrieb eines Verdichters (27) in einer mobilen Kühlanlage (24). Die Erfindung ist für selbstfahrende Anwendungen geeignet.

Beschreibung[de]
Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Regeleinheit zur Regelung eines Energieniveaus, das von einer Energiequelle abgenommen wird. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Regeleinheit, die sichern sollen, dass die Energiequelle so lange wie möglich Energie liefern kann. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich, wenn die Energiequelle eine begrenzte Energiequelle ist, z.B. eine Batterie. In einer bevorzugten Ausführungsform werden das Verfahren und die Regeleinheit zum Regeln eines Verdichters angewandt. Somit ist die vorliegende Erfindung besonders nützlich für batteriebetriebene, z.B. mobile, Kühlanlagen.

Hintergrund der Erfindung

Wenn eine begrenzte Energiequelle, wie z.B. eine Batterie, zum Antrieb von elektrischen Geräten, wie z.B. Verdichtern, verwendet wird, kann es ab und zu vorkommen, dass ein geforderter Energiebedarf ein verhältnismäßig schnelles Entleeren der Energiequelle bewirken wird. Wenn die Energiequelle auch für andere Zwecke vorgesehen ist, wie z.B. ein späteres Starten eines Fahrzeuges, ist dies höchst unerwünscht. Da das Energieniveau, das zum Starten eines Motors gebraucht wird, in den meisten Fällen größer ist als das Energieniveau, das zum Antrieb eines Verdichters für eine Kühlanlage gebraucht wird, kann dies dazu führen, dass das Energieniveau der Energiequelle auf ein Niveau absinkt, das niedriger ist als das zum Starten des Fahrzeuges erforderliche Niveau. Aber das Energieniveau wird weiterhin zum Antrieb des Verdichters ausreichen, und der Verdichter wird daher weiter arbeiten. Folglich wird es auch nicht möglich sein, das Fahrzeug zu starten, wenn dies zu einem späteren Zeitpunkt gewünscht ist.

Eine mögliche Lösung hierfür ist, dass man einfach den Verdichter wie üblich weiter arbeiten lässt, bis das Energieniveau der Energiequelle etwas über die untere Energieniveaugrenze abfällt, die erforderlich ist um das Fahrzeug zu starten. Dies kann aber dazu führen, dass der Verdichter für verhältnismäßig lange Zeit gestoppt sein wird, bevor das Fahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt wieder gestartet wird, und eine Folge davon kann sein, das der zu kühlende Raum in dem Zeitraum, zwischen Stoppen des Kompressors bis zum Starten des Fahrzeuges unzureichend mit Kälte versorgt wird. Eine zu hohe Temperatur in dem zu kühlenden Raum kann die Folge sein, was höchst unerwünscht ist.

Es ist deshalb wünschenswert das Energieniveau der Energiequelle so regeln zu können, dass ein ausreichendes Energieniveau für verschiedene Zwecke der Energiequelle vorhanden ist, wenn dies gewünscht wird.

Eine Lösung um dies zu erreichen ist in US 6,469,487 beschrieben, das eine solarenergieversorgte Dampfverdichtungs-Kühlanlage offenbart. Die Kühlanlage weist ein isoliertes Gehäuse und einen thermischen Speicher auf. Ein photoelektrisches Paneel wandelt Sonnenlicht in Gleichstrom um. Der Gleichstrom treibt einen Verdichter an, der Kältemittel durch einen Dampfverdichtungs-Kühlkreislauf befördert um Wärme aus dem isolierten Gehäuse zu entziehen, und weist ein Phasenwechselmaterial auf. Während Wärme aus dem isolierten Gehäuse entzogen wird, wird das Phasenwechselmaterial gefroren, und ist danach imstande, als Wärmesenke zu wirken, um die Temperatur des isolierten Gehäuses aufrecht zu halten, wenn es kein Sonnenlicht gibt.

Außerdem überwacht ein Regler die Änderungsquote einer geglätteten Spannung um festzustellen, ob der Verdichter unter oder über dem vorhandenen Energiemaximum arbeitet, und passt die Verdichtergeschwindigkeit entsprechend an. In dieser Weise wird der Verdichterbetrieb so angepasst, dass annähernd die gesamte vorhandene Sonnenenergie in gespeicherte thermische Energie umgewandelt wird.

Das in US 6,469,487 beschriebene Verfahren und Gerät stellen jedoch nicht sicher, dass ein ausreichendes Energieniveau von der Energiequelle für andere Zwecke als zur Kühlung zu Zeitpunkten vorhanden sein wird, in denen die Energiequelle begrenzt ist, d.h. Sonnenlicht nicht vorhanden ist.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens und einer Regeleinheit zur Regelung eines Energieniveaus abgenommen aus einer Energiequelle in einer solchen Art und Weise, dass ein genügendes Energieniveau für jeden der Zwecke vorhanden ist, für die die Energiequelle angewandt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens und einer Regeleinheit zur Regelung eines Energieniveaus abgenommen aus einer Energiequelle, bei dem das Zeitintervall, in dem die Energiequelle imstande ist ein gewünschtes minimales Energieniveau zu liefern im größt möglichen Umfang maximiert wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen einer Kühlanlage, in der die Energie aus einer Energiequelle in einer optimalen Weise angewandt wird.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden die obigen und andere Aufgabe durch das Bereitstellen eines Verfahrens zur Regelung eines Energieniveaus abgenommen aus einer Energiequelle gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • – Messung einer von der Energiequelle gelieferten Spannung,
  • – Bestimmung der Änderungsquote der gemessenen Spannung,
  • – auf Grundlage der bestimmten Änderungsquote Berechnung einer voraussichtlichen restlichen Laufzeit bei Aufrechterhaltung des vorhandenen Energieniveaus, wobei spezifische Laufkriterien nicht mehr erfüllt werden, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit abgelaufen ist,
  • – Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem ersten vorgegebenen Schwellwert,
  • – Reduzierung der von der Energiequelle abgenommenen Energie, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit kürzer ist als der erste vorgegebene Schwellwert.

Die Spannung, die von der Energiequelle geliefert wird, kann eine Ausgangsspannung sein, die über Ausgangsklemmen der Energiequelle gemessen wird. Alternativ kann die Spannung eine Eingangsspannung sein, die über die Eingangsklemmen eines mit der Spannung versorgten Gerätes gemessen wird. Die Spannung wird vorzugsweise mit einem digitalen Filter gemessen um Fehlmessungen zu vermeiden, z.B. auf Grund von Rauschen. Dies wird beispielsweise durch die Ausführung einer Anzahl von Messungen und der Berechnung eines Durchschnittswertes auf Grundlage der ausgeführten Messungen erreicht.

Die spezifischen Laufkriterien können das gelieferte Spannungsniveau aufweisen, das ein festgelegtes Niveau übersteigt. Das festgelegte Niveau kann in diesem Fall als ein minimales Energieniveau gewählt werden, das erforderlich ist, um zu sichern, dass jeder gewünschte Zweck der Energiequelle zu jedem Zeitpunkt ausgeführt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren für die Regelung einer mobilen Kühlanlage vorgesehen, z.B. einer Kühlanlage die an Bord eines Fahrzeuges angeordnet ist. In diesem Fall kann das festgelegte Niveau so gewählt werden, dass beim Stoppen des Fahrzeuges und dem daraus folgenden notwendigen Betreiben der Kühlanlage mit einer Fahrzeugbatterie jederzeit ausreichend Energie vorhanden ist, um den Verdichter anzutreiben und das Fahrzeug zu starten. Da das Energieniveau, das zum Starten des Fahrzeuges gebraucht wird, in den meisten Fällen größer ist als das Energieniveau, das zum Antreiben des Verdichters gebraucht wird, kann das Energieniveau, das zum Starten des Fahrzeuges gebraucht wird, in diesem Beispiel als festgelegtes Niveau gewählt werden.

Alternativ können die spezifischen Laufkriterien alle anderen passenden Kriterien aufweisen, die ein sicheres Betreiben der Vorrichtung erlauben.

Der erste vorgegebene Schwellwert ist vorzugsweise ein Zeitintervall, das ab dem Zeitpunkt der Messung der gelieferten Spannung läuft, und in dem es gewünscht ist die spezifischen Laufkriterien zu erfüllen. Vorzugsweise wird der erste vorgegebene Schwellwert so gewählt, dass die Energie, die von der Energiequelle abgenommen wird, reduziert werden kann bevor die Laufkriterien nicht mehr erfüllt werden, da es sonst schwierig werden kann die Vorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt wieder zu starten.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine voraussichtliche restliche Laufzeit auf Grundlage einer festgestellten Änderungsquote der von der Energiequelle gelieferten Spannung berechnet. Diese voraussichtliche restliche Laufzeit ist ein erwartetes Zeitintervall, in dem spezifizierte Laufkriterien erfüllt bleiben, wenn das vorhandene Energieniveau beibehalten wird. Nachfolgend wird die voraussichtliche restliche Laufzeit mit einem ersten vorgegebenen Schwellwert wie oben definiert verglichen. Auf Grundlage davon wird entschieden, ob das jetzige Energieniveau passend ist oder nicht, wobei berücksichtigt wird, dass es wünschenswert ist die spezifizierten Laufkriterien wenigstens so lange zu erfüllen, wie es von dem ersten vorgegebenen Schwellwert definiert wird. Wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit kürzer ist als der erste vorgegebene Schwellwert, ist dies ein Hinweis darauf, dass die spezifizierten Laufkriterien zu einem Zeitpunkt wahrscheinlich nicht mehr erfüllt werden, der früher als gewünscht liegt. Entsprechend ist das vorhandene Energieniveau wahrscheinlich zu hoch, und die Energie, die von der Energiequelle abgenommen wird, wird deshalb reduziert, um das Zeitintervall zu verlängern, in dem die spezifizierten Laufkriterien erfüllt bleiben.

Dadurch wird sichergestellt, dass die spezifizierten Laufkriterien für einen maximal möglichen Zeitraum erfüllt bleiben, wobei die Zeit, in der die Vorrichtung in angemessener Weise arbeitet, maximiert wird. In dem Fall, in dem die Energiequelle eine begrenzte Energiequelle ist, wie z.B. eine Batterie, wird die maximal mögliche Laufzeit der Energiequelle dadurch maximiert.

Der Schritt zur Bestimmung einer Änderungsquote für die gemessene Spannung kann den Schritt zur Bestimmung der Dauer eines Zeitintervalls umfassen, in dem die gemessene Spannung einen vorgegebenen Wert ändert. Ein Wert, der eine Änderungsquote der gemessenen Spannung während des vorgegebenen Zeitintervalls darstellt, kann dann in einfacher Weise durch Teilen des Wertes, um den sich die Spannung geändert hat, durch die Länge des festgelegten Zeitintervalls berechnet werden. In den meisten Fällen ist die Änderungsquote der gemessenen Spannung negativ, d.h. das von der Energiequelle gelieferte Spannungsniveau fällt ab. In diesem Fall wird die Änderungsquote der gemessenen Spannung vorzugsweise wie folgt bestimmt. Zuerst wird die gelieferte Spannung gemessen und gleichzeitig ein Zeitmesser gestartet. Die Spannung wird dann überwacht, während der Zeitmesser läuft, und wenn das Spannungsniveau um einen vorgegebenen Wert abgefallen ist, z.B. 0,5 V oder ein anderer passender Wert, wird der Zeitmesser gestoppt. Eine passende Änderungsquote kann dann berechnet werden, indem –0,5 V durch die Messung des Zeitmessers geteilt wird. Alternativ kann die Messung des Zeitmessers direkt als Maß für die Änderungsquote der gemessenen Spannung angewandt werden, weil der vorgegebene Wert, um den sich die Spannung geändert hat, fest oder zumindest bekannt ist.

Der Schritt zur Berechnung einer voraussichtlichen restlichen Laufzeit kann auf Grundlage der festgestellten Länge des Zeitintervalls und der gemessenen Spannung ausgeführt werden. In einer Ausführung, in der das Spannungsniveau abfällt, kann dies wie folgt gemacht werden. Wenn man den vorgegebenen Wert kennt, um den die Spannung abgefallen ist, und auch das zuletzt gemessene Spannungsniveau und eine minimale Spannung, unter dem das Spannungsniveau nicht abfallen sollte, ist es möglich zu berechnen, um wie viele „Spannungsstufen„ des vorgegebenen Wertes das Spannungsniveau abfallen darf. Vorausgesetzt, dass die Zeit, die das Spannungsniveau benötigt um den vorgegebenen Wert zu verlieren, jedes Mal im wesentlichen gleich ist, kann eine Voraussage der restlichen Laufzeit dadurch gemacht werden, dass die festgelegte Länge des Zeitintervalls mit der Anzahl der zugelassenen „Spannungsstufen„ multipliziert wird. Da zu erwarten ist, dass der Spannungsabfall nicht eine lineare Funktion der Zeit ist, wird das Ergebnis des beschriebenen Verfahrens keinen genauen Wert für die restliche Laufzeit erzielen. Der erhaltene Wert kann aber eine Vorausage für die restliche Laufzeit ergeben, und diese Voraussage kann mit einem passend gewählten ersten vorgegebenen Schwellwert verglichen werden. Die nicht-lineare Art des Spannungsabfalls kann berücksichtigt werden, wenn der erste vorgegebene Schwellwert gewählt wird.

Das Verfahren kann außerdem den Schritt des Anschließens der Energiequelle an einen Verdichter umfassen, und zwar derart, dass die gemessene Spannung dem Verdichter zugeführt wird, wobei in diesem Fall die Reduzierung der von der Energiequelle abgenommenen Energie vorzugsweise in einer reduzierten Drehgeschwindigkeit des Verdichters resultiert. Bei dieser Ausführungsform wird das Verfahren zur Regelung der Drehgeschwindigkeit eines Verdichters, vorzugsweise eines Verdichters einer Kühlanlage, angewandt. Die Drehgeschwindigkeit des Verdichters wird vorzugsweise so geregelt, dass Energie von der Energiequelle so lange wie möglich verfügbar ist, und zwar auf einem Niveau, mit dem eine korrekte Funktion jedes der Zwecke der Energiequelle sicher gestellt ist.

Das Verfahren kann zusätzlich die folgenden Schritte aufweisen:

  • – Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem zweiten vorgegebenen Schwellwert
  • – Erhöhung der von der Energiequelle abgenommenen Energie, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit länger ist als der zweite vorgegebene Schwellwert.

Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das von der Energiequelle abgenommene Energieniveau schon früher von einem maximalen Energieniveau aus reduziert worden ist, wie oben beschrieben. In diesem Fall kann die voraussichtliche restliche Laufzeit überwacht werden um festzustellen, ob es sicher sein wird oder nicht, die von der Energiequelle abgenommene Energie wieder zu erhöhen.

Der zweite vorgegebene Schwellwert kann gleich dem ersten vorgegebenen Schwellwert sein. In den meisten Fällen sind aber der erste vorgegebene Schwellwert und der zweite vorgegebene Schwellwert verschieden, wobei der zweite vorgegebene Schwellwert vorzugsweise größer als der erste vorgegebene Schwellwert ist. Dadurch kann vermieden werden, dass das Energieniveau (und möglicherweise eine Drehgeschwindigkeit eines Verdichters) in kleinen Abständen wiederholt zwischen einem hohen und einem niedrigen Niveau geschaltet wird, weil die voraussichtlich restliche Laufzeit um einen einzigen gemeinsamen Schwellwert herum schwingt. Bei der Wahl, dass ein zweiter vorgegebener Schwellwert größer als der erste sein soll, wenn das Energieniveau reduziert worden ist, muss die voraussichtliche restliche Laufzeit um einen gewissen, wesentlichen Betrag ansteigen, bevor das Energieniveau wieder erhöht wird. Dadurch wird auch sicher gestellt, dass die voraussichtliche restliche Laufzeit auch wirklich ansteigt, bevor das von der Energiequelle abgenommene Energieniveau nach einer Reduzierung des abgenommenen Energieniveaus wieder erhöht wird.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung werden die obigen und andere Aufgaben dadurch gelöst, dass eine Regeleinheit zur Regelung des von einer Energiequelle abgenommenen Energieniveaus bereitgestellt wird, wobei die Regeleinheit folgendes aufweist:

  • – Mittel zum Messen einer von der Energiequelle gelieferten Spannung,
  • – Mittel zur Bestimmung einer Änderungsquote der gemessenen Spannung,
  • – Mittel zur Berechnung einer voraussichtlichen restlichen Laufzeit auf Grundlage der bestimmten Änderungsquote, wenn das vorhandene Energieniveau beibehalten wird, wobei spezifische Laufkriterien nicht mehr erfüllt werden, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit abgelaufen ist,
  • – Mittel zum Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem ersten vorgegebenen Schwellwert und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals,
  • – Mittel zur Regelung der von der Energiequelle abgenommenen Energie auf Grundlage des erzeugten Ausgangssignals.

Es soll bemerkt werden, dass ein Fachmann gleich erkennen kann, dass jedes der Kennzeichen, die in Verbindung mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, auch mit dem zweiten Aspekt der Erfindung kombiniert werden kann und umgekehrt.

Vorzugsweise ist oder umfasst das Mittel zur Messung der von der Energiequelle gelieferten Spannung ein Voltmeter.

Vorzugsweise sind die Mittel zur Berechnung einer voraussichtlichen restlichen Laufzeit und/oder die Mittel zum Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem ersten vorgegebenen Schwellwert ein Microcontroller oder sind Teil davon.

Die Mittel zur Bestimmung einer Änderungsquote der gemessenen Spannung können einen Zeitmesser zur Messung der Dauer eines Zeitintervalls aufweisen, in dem sich die gemessene Spannung um einen vorgegebenen Betrag ändert. Dies ist schon oben beschrieben worden.

Die Regeleinheit kann zur Regelung eines Verdichters vorgesehen sein, wobei die Regelung der von der Energiequelle abgenommenen Energie die Regelung einer Drehgeschwindigkeit des Verdichters bewirkt. Dies ist auch oben beschrieben worden.

Das Mittel zur Regelung der von der Energiequelle abgenommenen Energie kann Mittel zur Reduzierung der von der Energiequelle abgenommenen Energie aufweisen, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit kürzer ist als der erste vorgegebene Schwellwert.

Die Regeleinheit kann außerdem ein Mittel zum Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem zweiten vorgegebenen Schwellwert aufweisen, und das Mittel zur Regelung der von der Energiequelle abgenommenen Energie kann ein Mittel zum Erhöhen der von der Energiequelle abgenommenen Energie aufweisen, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit länger ist als der zweite vorgegebene Schwellwert.

Vorzugsweise kann die Regeleinheit nach dem zweiten Aspekt der Erfindung Teil einer Kühlanlage sein, die außerdem einen Verdichter, einen Verdampfer und eine Energiequelle aufweist. Vorzugsweise kann die Energiequelle eine Batterie und/oder eine andere begrenzte Energiequelle aufweisen, z.B. eine Solarzelle. Die Kühlanlage ist in diesem Fall für selbstfahrende Anwendungen gedacht, d.h. für Anwendungen, in denen die Kühlanlage in einem Fahrzeug angebracht ist, wie z.B. in Landfahrzeugen, wie einem Auto, einem Wohnmobil, einem Lieferwagen oder einem LKW, oder in Wasserfahrzeugen, wie z.B. einem Boot, oder in Luftfahrzeugen, wie z.B. einem Flugzeug.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, die zeigen:

1 eine graphische Darstellung der gemessenen Spannung und der Drehgeschwindigkeit eines Verdichters als eine Funktion der Zeit in einer Kühlanlage nach dem Stand der Technik,

2 eine graphische Darstellung der gemessenen Spannung und der Drehgeschwindigkeit eines Verdichters als eine Funktion der Zeit einer Kühlanlage einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

3 Flussdiagramm über ein Verfahren einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

4 eine schematische Darstellung einer Kühlanlage einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine graphische Darstellung der gemessenen Spannung 1, die von einer Energiequelle geliefert wird, und der Drehgeschwindigkeit 2 eines Verdichters als eine Funktion der Zeit. Anfangs sind die Spannung 1 und die Drehgeschwindigkeit 2 auf einem verhältnismäßig hohen Niveau. Zum Zeitpunkt 3 beginnt die Spannung 1 abzufallen, weil sich die Energiequelle, die im gezeigten Fall eine begrenzte Energiequelle ist, wie z.B. eine Batterie, zu entladen beginnt. Das ursprüngliche Niveau der Drehgeschwindigkeit 2 wird aber beibehalten. Der Abfall der Spannung 1 geht weiter bis zum Zeitpunkt 4, indem eine niedrige Spannungsgrenze (die sogenannte Ausschaltspannung) erreicht wird. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Ausschaltspannung 10.4 V. Ein Abfallen der Spannung 1 unter das Ausschaltspannungsniveau sollte nicht zugelassen werden, und der Verdichter wird deshalb zum Zeitpunkt 4 gestoppt. Dadurch wird selbstverständlich die Drehgeschwindigkeit 2 des Verdichters auf Null reduziert.

Die Spannung 1 verbleibt anschließend für eine Weile auf dem Ausschaltniveau, bis sie zum Zeitpunkt 5 auf Grund des gestoppten Verdichters beginnt anzusteigen, d.h. die Energiequelle wird wieder aufgeladen. Der Verdichter bleibt gestoppt bis, zum Zeitpunkt 6, die Spannung eine andere Spannungsgrenze erreicht hat (die sogenannte Einschaltspannung). In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Einschaltspannung 11.7 V. Es wird angenommen, dass es wieder sicher ist den Verdichter einzuschalten, wenn die Spannung 1 auf ein Niveau angestiegen ist, das die Einschaltspannung übersteigt, und folglich wird der Verdichter zum Zeitpunkt 6 wieder gestartet, wobei die Drehgeschwindigkeit 2 auf das ursprüngliche Niveau ansteigt.

2 ist eine graphische Darstellung der gemessenen Spannung 1 geliefert von einer Energiequelle und der Drehgeschwindigkeit 2 eines Verdichters als eine Funktion der Zeit. Wie beschrieben in Verbindung mit 1, sind die Spannung 1 und die Drehgeschwindigkeit 2 eingangs auf einem verhältnismäßig hohen Niveau. Zum Zeitpunkt 7 beginnt die Spannung 1 abzufallen, z.B. weil sich die Energiequelle wie oben beschrieben zu entladen beginnt. Zum Zeitpunkt 8 ist unter Anwendung des Verfahrens einer erfindungsgemäßen Ausführungsform festgestellt worden, dass die voraussichtliche restliche Laufzeit (unter Beibehaltung des jetzigen Energieniveaus) kürzer ist als ein erster vorgegebener Schwellwert. Folglich beginnt zum Zeitpunkt 9 eine Reduzierung der Drehgeschwindigkeit 2, wobei der Zeitpunkt 9 vorzugsweise gleichzeitig oder fast gleichzeitig mit dem Zeitpunkt 8 ist. Die Drehgeschwindigkeit 2 wird auf ein niedrigeres Niveau reduziert, der Verdichter wird aber nicht gestoppt. Damit wird weiterhin Kühlung geliefert. Durch die Reduzierung der Drehgeschwindigkeit 2 wird die Änderungsquote der Spannung 1 nominell kleiner, und dadurch wird die voraussichtliche restliche Laufzeit verlängert.

Ab dem Zeitpunkt 10 steigt die Spannung 1 wieder an, d.h. die Energiequelle wird aufgeladen. Zum Zeitpunkt 11 ist durch die Anwendung des Verfahrens einer erfindungsgemäßen Ausführungsform festgestellt worden, dass die voraussichtliche restliche Laufzeit über ein zweites vorgegebenes Schwellniveau angestiegen ist, und die Drehgeschwindigkeit 2 kann entsprechend auf das ursprüngliche Niveau ansteigen.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform wird also die Laufzeit der Anlage, d.h. die Zeit, während der die Anlage arbeiten und genügend Energie für jeden der Zwecke der Energiequelle liefern kann, maximiert. Gleichzeitig wird der Verdichter zu keinem Zeitpunkt gestoppt und Kühlung kann deshalb ununterbrochen geliefert werden.

3 ist ein Flussdiagramm von einem Verfahren einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das Verfahren beginnt im Schritt 12. In Schritt 13 wird die von der Energiequelle, die in diesem Fall eine Batterie ist, gelieferte Spannung gemessen. In Schritt 14 wird die gemessene Spannung mit einer früher gemessenen Spannung verglichen. Wenn die neue Spannung höher als die früher gemessene Spannung ist, wird festgestellt, dass das Spannungsniveau nicht abfällt und in Schritt 15 wird die Drehgeschwindigkeit auf eine angeforderte Geschwindigkeit erhöht. Nachfolgend wird der neue Wert in Schritt 16 gespeichert, der Zeitmesser wird zurückgestellt und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt 13.

Wenn andererseits der Vergleich in Schritt 14 ergibt, dass der neue Spannungswert niedriger oder gleich dem früher gemessenen Spannungswert ist, wird festgestellt, dass das Spannungsniveau abfällt, und das Verfahren geht zwecks weiterer Untersuchung zu Schritt 17 vor. In Schritt 17 wird untersucht, ob der Spannungswert seit der vorigen Messung um einen vorgegebenen Betrag (Drop) abgefallen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, d.h. wenn der neue Spannungswert größer ist als der früher gemessene Spannungswert abzüglich des „Drops„, geht das Verfahren zu Schritt 18 weiter, in dem untersucht wird, ob der Zeitmesser ein Maximumniveau überschritten hat. Wenn dies der Fall ist, geht das Verfahren in Schritt 16 weiter, und wenn nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 13 zurück.

Wenn der Vergleich in Schritt 17 ergibt, dass die Spannung um einen vorgegebenen Wert abgefallen ist, d.h. die neue Spannung ist niedriger oder gleich dem früher gemessenen Wert abzüglich des „Drops„, geht das Verfahren zu Schritt 19. In Schritt 19 wird der Zeitmesserwert abgelesen und die voraussichtliche restliche Laufzeit (Time-To-Live – TTL) wird auf Grund des Zeitmesserwertes berechnet. Dies ist oben beschrieben worden.

Anschließend geht das Verfahren mit Schritt 20 weiter, in dem untersucht wird, ob der TTL-Modus aktiv ist, d.h. ob das von der Energiequelle gelieferte Energieniveau schon reduziert worden ist um die Laufzeit des Systems zu verlängern. Wenn dies der Fall ist, geht das Verfahren mit Schritt 21 weiter, in dem untersucht wird, ob die neue TTL größer oder gleich einem Schwellwert ist, das TTL Einschaltniveau. Wenn dies der Fall ist, wird die Drehgeschwindigkeit in Schritt 15 auf eine geforderte Höhe erhöht, und das Verfahren geht danach mit Schritt 16 weiter.

Wenn andererseits die Untersuchung in Schritt 21 ergibt, dass die neue TTL kleiner ist als das TTL Einschaltniveau, geht das Verfahren direkt zu Schritt 16, ohne die Drehgeschwindigkeit zu erhöhen.

Wenn sich in Schritt 20 herausstellt, dass der TTL-Modus nicht aktiv ist, geht das Verfahren zu Schritt 22, in dem die voraussichtliche restliche Laufzeit, die in Schritt 19 berechnet wurde, mit einem vorgegebenen Schwellwert, dem TTL Ausschaltniveau, verglichen wird. Wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit kleiner oder gleich dem TTL Ausschaltniveau ist, wird die Drehgeschwindigkeit in Schritt 23 auf einen Minimalwert reduziert. Nachfolgend geht das Verfahren mit Schritt 16 weiter. Wenn andererseits die voraussichtliche restliche Laufzeit größer ist als das TTL Ausschaltniveau, geht das Verfahren direkt zu Schritt 16, ohne eine Reduzierung der Drehgeschwindigkeit.

4 ist eine schematische Darstellung einer Kühlanlage 24 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Kühlanlage 24 weist einen Generator 25 auf, der mit einer Batterie 26 verbunden ist, die wiederum mit einem Verdichter 27 mit variabler Geschwindigkeit verbunden ist. Die Batterie 26 liefert somit Energie zu dem Verdichter 27 mit variabler Geschwindigkeit und der Generator 25 lädt die Batterie 26 auf.

Der Verdichter 27 mit variabler Geschwindigkeit ist Teil eines Kältekreislaufes in der Kühlanlage 24. Um dies zu belegen, wird der Verdichter 27 mit variabler Geschwindigkeit in einem Kühl-/Gefrierschrank angeordnet gezeigt. Es ist zu bemerken, dass dies nicht bedeuten muss, dass der Verdichter mit variabler Geschwindigkeit in einem gekühlten Raum angebracht sein muss.


Anspruch[de]
Verfahren zur Regelung eines von einer Energiequelle (26) abgenommenen Energieniveaus, das folgende Schritte aufweist:

– Messung einer Spannung (1), die von der Energiequelle (26) geliefert wird,

– Bestimmung einer Änderungsquote der gemessenen Spannung (1),

– Berechnung einer voraussichtlichen restlichen Laufzeit auf Grundlage der bestimmten Änderungsquote unter Beibehaltung des vorhandenen Energieniveaus, wobei spezifische Laufkriterien nicht mehr erfüllt werden, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit abgelaufen ist,

– Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem ersten vorgegebenen Schwellwert,

– Reduzierung der von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit kürzer ist als der erste vorgegebene Schwellwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zur Bestimmung der Änderungsquote der gemessenen Spannung den Schritt der Bestimmung der Länge eines Zeitintervalls umfasst, während dem sich die gemessene Spannung um einen vorgegebenen Betrag ändert. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt zur Berechnung einer voraussichtlichen restlichen Laufzeit auf Grundlage der festgestellten Länge des Zeitintervalls und der gemessenen Spannung ausgeführt wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, das außerdem den Schritt des Verbindens der Energiequelle (26) mit einem Verdichter (27) aufweist, und zwar so, dass die gemessene Spannung (1) dem Verdichter (27) zugeführt wird, und wobei ein Abfall der von der Energiequelle (26) gelieferten Energie eine reduzierte Drehgeschwindigkeit (2) des Verdichters (27) bewirkt. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, das außerdem die folgenden Schritte aufweist:

– Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem zweiten vorgegebenen Schwellwert,

– Erhöhung des von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit länger ist als der zweite vorgegebene Schwellwert.
Regeleinheit zur Regelung einer von einer Energiequelle (26) abgenommenen Energie, wobei die Regeleinheit folgendes aufweist:

– Mittel zum Messen einer von der Energiequelle (26) gelieferten Spannung (1),

– Mittel zur Bestimmung einer Änderungsquote der gemessenen Spannung (1),

– Mittel zur Berechnung einer voraussichtlichen restlichen Laufzeit auf Grundlage der bestimmten Änderungsquote, wenn das jetzige Energieniveau beibehalten wird, wobei spezifische Laufkriterien nicht mehr erfüllt werden, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit abgelaufen ist,

– Mittel zum Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem ersten vorgegebenen Schwellwert und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals,

– Mittel zur Regelung der von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie auf Grundlage des erzeugten Ausgangssignals.
Regeleinheit nach Anspruch 6, wobei das Mittel zur Bestimmung der Änderungsquote der gemessenen Spannung einen Zeitmesser aufweist, der zur Messung der Länge eines Zeitintervalls vorgesehen ist, in dem sich die gemessene Spannung (1) um einen vorgegebenen Betrag ändert. Regeleinheit nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Regeleinheit zur Regelung eines Verdichters (27) vorgesehen ist, und wobei die Regelung der von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie die Regelung einer Drehgeschwindigkeit (2) des Verdichters (27) bewirkt. Regeleinheit nach einem der Ansprüche 6-8, wobei das Mittel zur Regelung der von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie ein Mittel zur Reduzierung der von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit kürzer ist als der erste vorgegebene Schwellwert ist, aufweist. Regeleinheit nach einem der Ansprüche 6-9, die außerdem ein Mittel zum Vergleich der voraussichtlichen restlichen Laufzeit mit einem zweiten vorgegebenen Schwellwert aufweist, wobei das Mittel zur Regelung der von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie Mittel zur Erhöhung der von der Energiequelle (26) abgenommenen Energie, wenn die voraussichtliche restliche Laufzeit länger ist als der zweite vorgegebene Schwellwert ist, aufweist. Eine Kühlanlage (24) mit einem Verdichter (27), einem Verdampfer, einer Energiequelle und einer Regeleinheit nach einem der Ansprüche 6-10. Kühlanlage (24) nach Anspruch 11, wobei die Energiequelle eine Batterie (26) aufweist.






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