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Dokumentenidentifikation DE102006017419A1 11.10.2007
Titel Regelungsverfahren für eine Klimaanlage
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Arold, Klaus, 71069 Sindelfingen, DE;
Wieszt, Herbert, Dipl.-Ing. (FH), 71120 Grafenau, DE
DE-Anmeldedatum 13.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006017419
Offenlegungstag 11.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse B60H 1/00(2006.01)A, F, I, 20060413, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60H 1/32(2006.01)A, L, I, 20060413, B, H, DE   F24F 11/00(2006.01)A, L, I, 20060413, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Regelung einer Luft- oder Belüftungstemperatur tr erfolgt und Signale mehrerer Blasluftfühler (s1, s2) einer Belüftungszone der Klimaanlage ausgewertet werden (10). Um die Regelgüte eines solchen Regelungsverfahrens zu verbessern, werden die Signale mehrerer Blasluftfühler zur Regelung einer Temperatur tr zusammen berücksichtigt (40).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Regelungsverfahren ist in der DE 199 16 691 A1 offenbart. Dabei werden zur Sicherstellung eines repräsentativen Blaslufttemperaturwertes drei in der Klimaanlage vorgesehene Blaslufttemperatursensoren ausgewertet, wobei jedoch dann eine Auswahl getroffen und nur ein Temperaturwert zur Regelung herangezogen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik die Regelgüte eines solchen Regelungsverfahrens weiter zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch ein Regelungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei einem solchen Verfahren erfolgt eine Regelung einer Lufttemperatur oder Belüftungstemperatur des Fahrzeugs durch dessen Klimaanlage. Dabei ist vorgesehen, dass in mehreren verschiedenen Luftauslässen der Klimaanlage jeweils ein Blasluftfühler vorgesehen ist, der die dortige Ausströmtemperatur erfasst. Um die Regelgüte zu verbessern werden bei diesem Verfahren die Signale mehrerer Ausblasfühler zusammen herangezogen.

Dabei können die verschiedenen Signale als Einzelwerte berücksichtigt oder zu einem Referenzwert verrechnet werden. Dadurch wird erreicht, dass eine Temperaturspreizung zwischen den verschiedenen Auslässen in ihrer Wirkungsweise erfasst beziehungsweise berücksichtigt wird.

Bei einer Ausführungsform des Regelungsverfahrens werden die Signale der Blasluftfühler zur Regelung einer Ausström- oder Mischlufttemperatur der Klimaanlage herangezogen. Dabei können bei Betriebszuständen der Klimaanlage bei denen Temperaturspreizungen, also Temperaturunterschiede zwischen den verschiedenen Auslässen auftreten in der Regelung berücksichtigt werden. So kann bei einer derartigen Regelung beispielsweise ein Unter- oder Überschreiten von Belüftungsgrenztemperaturen an bestimmten Auslässen verhindert werden oder die Heiz und/oder Kühlleistung entsprechend einem Gesamteindruck der Belüftungstemperatur geregelt werden.

Bei einer besonderen Ausgestaltung des Regelungsverfahrens wird eine Innenraumtemperatur des Fahrzeugs geregelt. Dabei ist ein erfindungsgemäßes Regelungsverfahren von besonderem Vorteil, da durch die gleichzeitige Berücksichtigung mehrerer Blaslufttemperaturen die thermische Wirkung der Klimaanlage regelungstechnisch besser erfasst werden kann.

Um ein besonders einfaches Regelungsverfahren bereitzustellen wird bei einer Ausführungsform aus den im Verfahren berücksichtigten Signalen ein Blaslufttemperaturwert berechnet. Durch die direkte Umwandlung der Signale in einen äquivalenten Referenzwert der Blaslufttemperatur erfordert die Durchführung des Verfahrens besonders wenig Rechenzeit und -kapazität.

Um ein besonders einfaches und wenig aufwendiges Regelungsverfahren bereitzustellen, ist bei einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass aus den Werten der Signale der Blasluftfühler oder den Werten der Blaslufttemperatur ein Mittelwert gebildet wird.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird dabei zur Verbesserung der Regelgüte eine Wirkung der durch die Blasluftfühler gemessenen, nicht nur verschiedene Temperaturen und Luftmengen sondern auch verschiedene Wirkungen auf die wahrgenommenen Temperaturen in der Kabine aufweisenden Luftströme dadurch berücksichtigt, dass die Werte der zugehörigen Signale oder der daraus berechneten Blaslufttemperaturwerte bei der Mittelwertbildung gewichtet werden.

Um eine Verbesserung der Regelgüte zu erreichen, ist bei einer Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass eine oder mehrere Verteilklappenstellungen oder ein zugehöriger Steuerwert erfasst und als mindestens ein Luftverteilwert der Regelung zur Verfügung gestellt oder verrechnet wird. Dabei werden die Signale der Blasluftfühler abhängig von diesem Luftverteilwert gewichtet in der Regelung berücksichtigt oder verrechnet. Insbesondere kann die Gewichtung mittels eines Luftverteilwertes zur Berechnung eines Mittelwertes der Blaslufttemperatur herangezogen werden. Dadurch wird auf besonders einfache Weise nicht die Blaslufttemperatur sondern vielmehr indirekt die der Kabine zugeführte Wärmemenge dadurch berücksichtigt, dass die über einen einem Blasluftfühler zugeordneten Luftstrom geförderte Luftmenge in der Regelung bewertet wird.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, die Signale zweier Blasluftfühler auszuwerten, wobei zur Mittelwertbildung ein Wert eines ersten Signals eines Blasluftfühlers mit einem durch einen Maximalwert des Luftverteilwertes geteilten Luftverteilwert als Proportionalfaktor und ein Wert eines zweiten Signals eines Blasluftfühlers mit der durch den Maximalwert geteilten Differenz aus Maximalwert des Luftverteilwertes und Luftverteilwert als Proportionalfaktor gewichtet werden. Zur Ermittlung des Mittelwertes werden diese beiden gewichteten Werte addiert. Somit wird bei Veränderung des Luftverteilwertes zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert ein erstes Blasluftfühlersignal mit einem Faktor entsprechend der Veränderung des Wertes des Luftverteilfaktors zwischen 0 und 1 und dabei gegenläufig ein zweites Blasluftfühlersignal mit einem Faktor zwischen 1 und 0 bewertet. Durch diese besonders einfache Bewertung der beiden Signale der Blasluftfühler kann eine hohe Regelgüte mit besonders geringer Rechenkapazität und Rechenzeit an den zugehörigen Regelungseinrichtungen erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus Kombinationen oben beschriebener Ausführungsformen, sowie aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung. Dabei zeigen:

1 Ein Ablaufdiagramm eines Regelungsverfahrens,

2 Eine Skizze einer bereichsweisen Darstellung einer Fahrzeugklimaanlage.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Regelungsverfahrens für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Luft- oder Belüftungstemperatur tr geregelt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Luftmischtemperatur, eine Ausströmtemperatur oder um eine Innenraumtemperatur der Fahrzeugkabine handeln. Zur Regelung dieser Temperatur trwerden dabei neben vielen verschiedenen Parametern, wie beispielsweise einer Außentemperatur, einer Heizwassertemperatur, Gebläsevorwahl, Solarstrahlung oder ähnlichen, die Signale mehrerer Blasluftfühler einer Belüftungszone ausgewertet.

Dies erfolgt im Schritt Auswertung 10 in dem Signale zweier Blasluftfühler s1 und s2 als zwei entsprechende Temperaturwerte tb1 und tb2 der jeweiligen Blaslufttemperaturen ausgewertet werden. Die beiden Temperaturwerte tb1 und tb2 werden in den weiteren Verfahrensschritten zur Temperaturregelung herangezogen und dafür verrechnet.

Dabei wird zunächst im Schritt Auswertung 20 eine Stellungsauswertung von mehreren die Verteilung der Blasluft auf verschiedene Luftauslässe beeinflussenden Luftklappen durchgeführt und ein Luftverteilwert Lv ermittelt, der einen Wert zwischen 0 und 1 einnimmt. Dabei wird der Wert 0 zugeordnet, wenn die gesamte Blasluft über einen oder mehrere einem ersten Blasluftfühler zugeordnete Luftaustritte der Fahrzeugkabine zugeführt wird, wobei der erste Blasluftfühler stark überströmt ist und somit einen als besonders relevant zu betrachtenden Blaslufttemperaturwert tb1 liefert. Der zweite Blasluftfühler ist dabei je nach Anordnung nicht, nur schwach oder mit Falschluft überströmt, so dass der von diesem Sensor erfasste Temperaturwert tb2 einen weniger relevanten Blaslufttemperaturwert darstellt.

Der Luftverteilwert Lv nimmt einen Wert 1 an, wenn die gesamte Blasluft über einen oder mehrere dem zweiten Blasluftfühler zugeordnete Luftaustritte der Fahrzeugkabine zugeführt wird, wobei der zweite Blasluftfühler stark überströmt ist und einen als besonders relevant zu betrachtenden Blaslufttemperaturwert tb2 liefert. Der erste Blasluftfühler ist dabei je nach Anordnung nicht, nur schwach oder mit Falschluft überströmt, so dass der von diesem Sensor erfasste Temperaturwert tb1 einen weniger relevanten Blaslufttemperaturwert darstellt.

Zwischenwerte von Lv zwischen 0 und 1 sind ansteigend Zwischenstellungen der Luftverteilung zugeordnet, bei denen die Luftbeaufschlagung sich von einer vornehmlich die dem ersten Blasluftfühler zugeordneten Luftauslässe beaufschlagenden Luftverteilung zu einer vornehmlich die dem zweiten Blasluftfühler zugeordneten Luftauslässe beaufschlagenden Luftverteilung verlagert. Die Zuweisung oder Erfassung der Zwischenwerte von Lv kann dabei kontinuierlich oder diskret erfolgen.

Im nachgeordneten Schritt Berechnung 30 wird ein Mittelwert der Blaslufttemperatur tb errechnet, indem tb1 mit dem Wert (1-Lv) und tb2 mit dem Wert Lv multipliziert und zusammen zum Wert tb addiert werden. Da durch diese gewichtete Mittelung der Belüftungstemperatur bei einer Streuung der Belüftungstemperaturen über die verschiedenen Auslässe die mit der jeweiligen Temperatur einströmende Luftmenge bewertet und somit statt einer einfachen gemessenen Temperaturgröße eine als zugeführte Wärmemenge wirkende Temperatur zur Regelung herangezogen wird, wird damit auch die Regelgüte verbessert.

Der nachgeordnete Schritt Regelung 40 beinhaltet die Berechnung von Stellgrößen oder Stellgrößenkorrekturen, mit deren Hilfe die zu regelnde Temperatur tr, bei der es sich wie oben beschrieben beispielsweise um eine Luftmischtemperatur, also eine Belüftungstemperatur innerhalb der Klimaanlage, eine Ausströmtemperatur – eine Belüftungstemperatur an der Klimaanlage oder um eine Innenraumtemperatur, also eine Lufttemperatur der Fahrzeugkabine handeln kann, eingeregelt wird. Dabei wird neben anderen Parametern, wie beispielsweise der Heizwassertemperatur, einer Außentemperatur und einer Regelabweichung, der vorher berechnete Mittelwert der Belüftungstemperatur tb zur Berechnung der Stellgrößen oder Stellgrößenkorrekturen herangezogen.

Im Schritt „Zurück" 50 springt der Verfahrensablauf zum Schritt 10 zurück.

2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese weist eine Klimaanlage 1 eines Kraftfahrzeugs auf, die in der Zeichnung bereichsweise dargestellt ist. Ein von Frischluft oder Kaltluft durchströmter Wärmetauscher 2 kann über einen Kaltluftkanal umströmt werden, wobei eine Mischluftklappe 3 in Abhängigkeit einer Regelung der Klimaanlage ein Mischluftverhältnis von am Wärmetauscher 2 vorbeigeführter Kaltluft und durch Wärmetauscher 2 erwärmter Warmluft einstellt. Die Mischluft wird dann über mehrere Luftkanäle, von denen in der Zeichnung zwei 10 und 11 dargestellt sind, einem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt. In den beiden Luftkanälen 10 und 11 sind zwei Blasluftfühler 6 und 7 angeordnet, die die Lufttemperatur an den jeweiligen Messstellen in den Luftkanälen 10 und 11 über ein zugehöriges Steuergerät 5 erfassen.

Zur Regelung einer von der Klimaanlage beeinflussten Temperatur im Fahrzeug, wie beispielsweise einer Ausströmtemperatur oder einer Innenraumtemperatur wird bei der dargestellten Klimaanlage 1 die Mischluftklappe 3 durch die Klimaregelung in Abhängigkeit beider miteinander verrechneter oder berücksichtigter Signale der Blasluftfühler 6 und 7 angesteuert. Die Signale der beiden Blasluftfühler 6 und 7 werden also einer Berechnung eines einzigen Steuereingriffs der Klimaregelung zusammen zugrunde gelegt. Dadurch können unterschiedliche Temperaturen der die Luftkanäle 10 und 11 durchsetzenden Luftströme bei der beabsichtigten Temperaturregelung berücksichtigt und die Regelgüte dieser Regelung verbessert werden.

Zur weiteren Verbesserung der Regelgüte wertet die Regelung neben den Signalen der Blasluftfühler 6 und 7 die Stellungen der beiden die Luftmengen in den beiden Luftkanälen 10 und 11 steuernden Luftklappen 13 und 14 aus und berechnet aus den Stellungen einen Luftverteilwert, der in einem Wertebereich zwischen 0 und 1 einer anteiligen Luftverteilung zwischen den beiden Luftkanälen entspricht.

Dieser Luftverteilwert wird in der Klimaregelung zu einer gewichteten Mittelwertbildung herangezogen, bei der aus einem mit dem Luftverteilwert multiplizierten Wert eines Signals eines ersten Blasluftfühlers 6 und einem mit einem Wert der Differenz von 1 und dem Luftverteilwert multiplizierten Wert eines Signals eines zweiten Blasluftfühlers 7 ein durch Addition der beiden gewichteten Werte ein Mittelwert für die Blaslufttemperatur ermittelt. Dieser wird der weiteren Klimaregelung zur Einstellung einer Belüftungs- oder Innenraumtemperatur des Fahrzeugs zugrunde gelegt.


Anspruch[de]
Regelungsverfahren für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bei dem

– eine Regelung einer Luft- oder Belüftungstemperatur erfolgt und

– Signale mehrerer Blasluftfühler einer Belüftungszone der Klimaanlage ausgewertet werden (10),

dadurch gekennzeichnet, dass

die Signale mehrerer Blasluftfühler zur Regelung einer Temperatur tr zusammen berücksichtigt werden (40).
Regelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Blasluftfühler zur Regelung einer Mischlufttemperatur oder Ausströmtemperatur herangezogen werden. Regelungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Blasluftfühler zur Regelung einer Innenraumtemperatur herangezogen werden. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Signalen der Blasluftfühler ein Blaslufttemperaturwert berechnet wird (10). Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelwertbildung der Blaslufttemperaturwerte oder der Werte der Signale der Blasluftfühler erfolgt (30). Regelungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Signale oder Blaslufttemperaturen zur Mittelwertbildung gewichtet werden (30). Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass

– eine Verteilklappenstellung oder ein Steuerungswert zur Einstellung einer Verteilklappenstellung erfasst und als Luftverteilwert ausgewertet wird (20) und

– die Signale der Blasluftfühler abhängig von diesem Luftverteilwert gewichtet werden (30).
Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass

– die Signale zweier Blasluftfühler ausgewertet werden (10), wobei

– zur Mittelwertbildung ein erster Wert der Blaslufttemperatur mit einem durch einen Maximalwert des Luftverteilwertes geteilten Luftverteilwert als Proportionalfaktor und

– der zweite Wert Blaslufttemperatur mit der durch den Maximalwert des Luftverteilwertes geteilten Differenz aus Maximalwert des Luftverteilwertes und Luftverteilwert als Proportionalfaktor gewichtet und dann addiert werden.






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