Regelungstopologie Für R-744-Wärmepumpen in Kraftfahrzeugen

Intro -- Kurzfassung -- Abstract -- Inhaltsverzeichnis -- Akronyme -- Symbolverzeichnis -- Indizes -- 1 Einleitung -- 1.1 Motivation und Zielsetzung der Arbeit -- 2 Thermomanagement in Kraftfahrzeugen -- 2.1 Topologie von Thermomanagementsystemen in Kraftfahrzeugen -- 2.2 Anforderung an die Innenraumkonditionierung -- 2.3 Aggregate im Traktionssystem -- 2.3.1 Elektrischer Fahrmotor -- 2.3.2 Leistungselektronik -- 2.3.3 Batteriesystem -- 2.4 Bauteile einer Kompressionskältemaschine -- 2.4.1 Verdichter -- 2.4.2 Expansions- und Absperrventile -- 2.4.3 Akkumulator -- 2.4.4 Druck- und Temperatursensoren -- 2.4.5 Wärmeübertrager -- 2.4.6 Ventilator -- 2.4.7 Arbeitsmedien für Kompressionskältemaschinen -- 2.5 Bekannte Ansätze zur Regelung von Kompressionskältemaschinen -- 3 Neuartiges Regelungskonzept für einen Kaltdampfprozess -- 3.1 Hierarchische Regelkreisarchitektur -- 3.2 Grundlagen des Kaltdampfprozesses -- 3.3 Untersuchtes Kältemittelkreislaufsystem -- 3.3.1 Heizbetrieb -- 3.3.2 Kühlbetrieb -- 3.3.3 Kombinierter Kühl- und Heizbetrieb -- 3.4 Einführung von Zustandsgrößen im Kältemittelkreissystem -- 3.4.1 Kältemittelmassenstrom -- 3.4.2 Druckdifferenz -- 3.4.3 Massenstromaufteilung -- 3.4.4 Kältemittelverlagerung -- 3.5 Etablierung eines Kaltdampfprozesses -- 3.6 Regelkreisstruktur -- 3.6.1 Wärmestrom-Regelkreis -- 3.6.2 Druckdifferenz-Regelkreis -- 3.6.3 Massenstromaufteilung-Regelkreis -- 3.6.4 Luftmassenstrom-Regelkreis -- 3.6.5 Unterlagerter Kühlmittel-Volumenstrom-Regelkreis -- 3.6.6 Äußerer Regelkreis zur Innenraumregelung -- 3.7 Stabilitätsbetrachtung der Regelstrecke -- 3.8 Betriebsstrategie -- 3.8.1 Kondensat- und Reifbildung an Luft/Kältemittel-Wärmeübertrager -- 3.8.2 Wahl der Verdampfungsquelle -- 3.8.3 Optimale Ausnutzung der Wärmeübertrager bezüglich der Gesamtsystemeffizienz -- 3.8.4 Wahl der Durchströmung des Wärmeübertragers.

3.8.5 Einfluss der Innenraumregelung auf die Gesamteffizienz -- 3.9 Untersuchung eines zweiteiligen Umgebungsluftwärmeübertragers -- 3.10 Generische Reglerauslegung -- 3.10.1 Modellgenerierung mit der Simulationsumgebung Dymola -- 3.10.2 Kopplung und Testfälle -- 3.10.3 Vorteile der generischen Entwicklungsumgebung -- 4 Experimentelle Untersuchungen des Regelungskonzepts -- 4.1 Untersuchung an einem Versuchsträger -- 4.2 Untersuchung am Prüfstand -- 4.3 Verwendete Messtechnik -- 4.4 Messergebnisse -- 5 Diskussion -- 5.1 Grenzen des Regelungskonzepts -- 5.2 Potenziale des Regelungskonzepts -- 5.2.1 Übertragbarkeit auf Systeme geringerer Komplexität -- 5.2.2 Validierung von Änderungen im Konzept -- 5.2.3 Robustheit gegenüber Systemparameteränderungen -- 6 Abschließende Betrachtung -- 6.1 Zusammenfassung -- 6.2 Ausblick -- 6.2.1 Selektive Nutzung von Energiespeichern aufgrund von Streckendaten -- 6.2.2 Kontrollierte Vereisung des Umgebungswärmeübertragers -- Literatur.