DE10130181A1 - Fahrzeugklimaanlage - Google Patents

Abstract

Die Fahrzeugklimaanlage hat einen Hauptregler (10) und einen Kühlkreislauf, der einen verstellbaren Verdrängungskompressor (5), einen Kondensator (3), ein Ausdehnungsventil (6) und einen Verdampfer (2) aufweist. Vor dem Kondensator (3) ist ein Kondensatorgebläse (8) zur Abkühlung des Kondensators angeordnet. Der Hauptregler (10) steuert die Drehzahl des Kondensatorgebläses mit einem sich kontinuierlich verändernden Zwischenwert, um den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage immer zu minimieren. Um diese Funktion zu verwirklichen, werden Korrelationsdaten zwischen dem Gesamtleistungsverbrauch, der Kondensatorgebläsemotorsteuerspannung und verschiedener Parameter hinsichtlich der Klimaanlage im voraus im Labor gesammelt. Aus den Daten kann man eine statistische Regressionsrelation zwischen der Kondensatorgebläsemotorsteuerspannung und den verschiedenen Parametern erhalten, die den Gesamtleistungsverbrauch minimiert. Der Hauptregler (10), der mit dieser statistischen Regressionsrelation ausgestattet ist, kann den Gesamtleistungsverbrauch der Klimaanlage immer minimieren, indem die Kondensatorgebläsemotorsteuerspannung aus den verschiedenen Parametern unter Verwendung der Regressionsrelation berechnet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugklima­ anlage, deren Gesamtleistungsverbrauch reduziert werden kann. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Fahr­ zeugklimaanlagen, deren Gesamtleistungsverbrauch annähernd mi­ nimal gehalten werden kann, indem der Kondensatorgebläsemotor entsprechend sich veränderter Bedingungen gesteuert wird.

Eine typische herkömmliche bekannte Fahrzeugklimaanlage ist in Fig. 1 gezeigt. Der Kühlkreislauf 107 weist einen Kompressor 105, einen Kondensator 103, ein Ausdehnungsventil 106 und ei­ nen Verdampfer 102 auf. Der Kompressor 105 wird durch den Fahrzeugmotor 104 angetrieben. Das Schalten der Übertragung der Antriebskraft von dem Motor 104 auf den Kompressor 105 wird durch ein Kupplungssteuersignal CLT gesteuert. Der Kon­ densatorgebläsemotor 109 kühlt den wärmeabgebenden Kondensator 103 durch Drehen des Kondensatorgebläses 108. Üblicherweise ist ein Radiator 20, in dem Motorkühlwasser zirkuliert, strom­ abwärts von dem Kondensator 103 in einer Windrichtung angeord­ net, so daß sowohl der Kondensator 103 als auch der Radiator 20 gemeinsam durch den Wind, der durch das Kondensatorgebläse 108 hervorgerufen wird, abgekühlt werden kann. Der Verdampfer 102, der in einem Luftkanal 101 angeordnet ist, kühlt die hin­ durchströmende Luft ab. Eine Steuerung 110 steuert den Konden­ satorgebläsemotor 109 und die Kupplung des Kompressors 105. In die Steuerung 110 werden ein Signal SP von einem Fahrzeugge­ schwindigkeitssensor 113 und ein Signal Tw von einem Motor­ kühlwassertemperatursensor 114 eingegeben. In Abhängigkeit von der Anforderung der Passagiere hinsichtlich der Klimatisierung erteilt die Steuerung 110 das Kupplungssteuersignal CLT an die Kupplung des Kompressors 105. Basierend auf dem Fahrzeugge­ schwindigkeitssignal Sp, dem Motorkühlwassertemperatursignal Tw und diesem Kupplungssteuersignal CLT gibt die Steuerung 110 ferner ein Kondensatorgebläsemotorsteuersignal F an die Kon­ densatormotor-EIN/AUS-Steuervorrichtung 112 ab.

Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung des Kondensator­ gebläsemotors 109. Bei dieser herkömmlichen Klimaanlage schal­ ten, wie der Name sagt, die Kondensatormotor-EIN/AUS- Steuervorrichtung 112 den Kondensatorgebläsemotor 109 entweder ein oder aus. Das heißt, der Kondensatorgebläsemotor 109 be­ findet sich entweder in einem Stopp-Zustand oder in einem vol­ len Drehzustand. Mit anderen Worten, die Kondensatormotor- EIN/AUS-Steuervorrichtung steuert nicht den Kondensatorgeblä­ semotor 109 mit irgendeiner dazwischenliegenden Spannung und mit irgendeiner dazwischenliegenden Drehzahl. Üblicherweise wird das EIN/AUS-Schalten des Kondensatorgebläsemotors 109 mit dem Kupplungssteuersignal CLT synchronisiert. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 ist dann, wenn das Kupplungssteuersi­ gnal CLT EIN ist, das Kondensatorgebläsemotorsignal F EIN, was den Kondensatorgebläsemotor 109 dazu bringt, mit voller Dreh­ zahl zu rotieren. Dies ist vernünftig, da dann, wenn das Kupp­ lungssteuersignal CLT EIN ist, der Kompressor angetrieben wird und der Kühlkreislauf zirkuliert. Anschließend gibt der Kon­ densator 103 Wärme ab. Deshalb muß der Kondensatorgebläsemotor angetrieben werden, um den Kondensator 103 abzukühlen. Im Ge­ gensatz dazu ist dann, wenn das Kupplungssteuersignal CLT AUS ist, das Kondensatorgebläsemotorsignal F auch AUS, was den Kondensatorgebläsemotor dazu bringt, zu stoppen. Dies ist ver­ nünftig, da dann, wenn das Kupplungssteuersignal CLT AUS ist, der Kompressor nicht angetrieben wird und der Kühlkreislauf nicht arbeitet. Dann gibt der Kondensator 103 keine Wärme ab. Deshalb muß der Kondensatorgebläsemotor den Kondensator 103 nicht abkühlen. Durch diese Logik wird der Kondensatorgebläse­ motor 109 in einer herkömmlichen Klimaanlage gesteuert.

Der maximale gesamte Leistungsverbrauch dieser herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage beträgt ungefähr 2 kW, während der Lei­ stungsverbrauch des Kondensatorgebläsemotors ungefähr 100 W braucht.

Die Klimaanlage, deren Kondensatorgebläsemotor durch die oben erläuterte Logik gesteuert wird, hat jedoch mehrere Mängel.

Zunächst berücksichtigt diese herkömmliche Klimaanlage beim Steuern des Kondensatorgebläsemotors nicht die Umgebungsluft­ temperatur, wenn sie den Kondensatorgebläsemotor steuert. Wenn die Umgebungslufttemperatur beispielsweise vergleichsweise niedrig ist und das Fahrzeug mit einer ausreichend hohen Ge­ schwindigkeit fährt, dann kann der natürliche Wind, der durch die Fahrt des Fahrzeugs erzeugt wird, selbst den Kondensator 103 ausreichend kühlen. Wird jedoch zu irgendeiner Zeit die herkömmliche Klimaanlage eingeschaltet, wird auch der Konden­ satorgebläsemotor 109 eingeschaltet, ohne Berücksichtigung der Umgebungstemperatur. Folglich verbraucht die herkömmliche Kli­ maanlage in einem solchen Zustand unnötigerweise verschwende­ risch Leistung für den Kondensatorgebläsemotor 109.

Zweitens kann die herkömmliche Klimaanlage den Kondensatorge­ bläsemotor 109 nicht mit einer Zwischendrehzahl rotieren las­ sen. Wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur vergleichs­ weise niedrig ist und das Fahrzeug mit einer ziemlich niedri­ gen Geschwindigkeit fährt, kann der Gebläsemotor den Kondensa­ tor kühlen, wenn er sich mit einer moderaten Drehzahl dreht, nicht mit der vollen Drehzahl. Wird jedoch zu irgendeiner Zeit die herkömmliche Klimaanlage eingeschaltet, wird auch der Kon­ densatorgebläsemotor 109 eingeschaltet, um mit voller Drehzahl zu rotieren, ohne Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindig­ keit. Folglich verbraucht die herkömmliche Klimaanlage in ei­ nem solchen Zustand unnötigerweise verschwenderisch Leistung für den Kondensatorgebläsemotor. Darüber hinaus besteht eine Möglichkeit, den gesamten Leistungsverbrauch der gesamten Kli­ maanlage zu minimieren, wenn man die Kondensatorgebläsemo­ tordrehzahl geeignet steuert und kontinuierlich verändert. Diese herkömmliche Klimaanlage berücksichtigt diese Möglich­ keit nicht.

Drittens wird die Kühlfunktion des Kühlkreislaufs 107 oft in­ stabil, da die herkömmliche Klimaanlage den Kondensatorgeblä­ semotor 109 nur in einer Ein/Aus-Art steuert. Dies bewirkt ei­ ne Temperaturschwankung der von dem Luftkanal 101 ausgeblase­ nen Luft. Tatsächlich erreicht die Veränderung der Temperatu­ roszillation der Luft mehrere Grad und dauert ungefähr mehrere Sekunden. Diese Temperaturschwankung ist von den Fahrzeugin­ sassen wahrnehmbar, so daß sie den Fahrgästen ein unkomforta­ bles Gefühl geben.

Des weiteren wird ein lautes mechanisches Geräusch hervorgeru­ fen, da der Kondensatorgebläsemotor mit voller Drehzahl ro­ tiert, wenn das Kondensatorgebläsemotorsteuersignal F einge­ schaltet wird. Außerdem beeinflußt die volle Drehung des Kon­ densatorgebläsemotors dessen Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zeit vorzuse­ hen, während der der Kondensatorgebläsemotor so angetrieben wird, daß er mit einer Zwischendrehzahl rotiert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von einem der Ansprüche 1 bis 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Klimaanlage gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet die Zwischendrehzahl des Kondensatorgebläsemotors so, daß der Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage minimiert wird. Die Funktionsgestaltung oder die Koeffizienten der Gleichung, die für diese Berechnung verwendet werden, wer­ den in einem Labor vorher bestimmt. Tatsächlich ist es mög­ lich, eine statistische Korrelation zwischen dem Gesamtlei­ stungsverbrauch der Klimaanlage und verschiedenen Parametern hinsichtlich der Klimaanlage zu finden. Eine Prüfung dieser statistischen Korrelationsdaten legt nahe, daß eine Zwischen­ drehzahl des Kondensatorgebläsemotors existiert, bei der der Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage minimal wird. Auf diese Weise kann eine Art Regressionsrelation zwi­ schen der Zwischendrehzahl des Kondensatorgebläsemotors mit anderen verschiedenen Parametern hinsichtlich der Klimaanlage vorher in einem Labor gefunden werden. Unter Verwendung dieser Regressionsrelation wird es möglich, die Zwischendrehzahl des Kondensatorgebläsemotors zu berechnen, die den Gesamtlei­ stungsverbrauch der gesamten Klimaanlage minimiert. Auf diesem Weg wird es möglich, den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage geeignet einzusparen.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständ­ lich.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer herkömmlichen Fahrzeugklima­ anlage zeigt.

Fig. 2 ist ein Steuerablaufdiagramm der Vorrich­ tung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer Fahrzeugklimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist ein Steuerablaufdiagramm der Vorrich­ tung, die in Fig. 3 gezeigt ist.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das erläutert, wie der Kandidatenwert V1 abgeleitet wird.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau der Fahrzeugklimaanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist ein Steuerablaufdiagramm der Vorrich­ tung, die in Fig. 6 gezeigt ist.

Fig. 8 ist eine Abwandlung des Steuerablaufdia­ gramms der Vorrichtung, die in Fig. 6 ge­ zeigt ist.

Fig. 9 ist Tabelle 1, die eine Auswahltabelle der Steuerspannung Vfan für den Kondensatorge­ bläsemotor der Vorrichtung ist, die in den Fig. 3 und 6 gezeigt ist.

In Fig. 3 ist eine Fahrzeugklimaanlage gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Kühl­ kreislauf 7 der Klimaanlage weist einen verstellbaren Verdrän­ gungskompressor 5, einen Kondensator 3, ein Ausdehnungsventil 6 und einen Verdampfer 2 auf. Der verstellbare Verdrängungs­ kompressor 5 wird durch den Motor 4 des Fahrzeugs angetrieben. Die Kapazität des verstellbaren Verdrängungskompressors 5 wird durch das Kapazitätssteuersignal Ic gesteuert. Der Kondensa­ torgebläsemotor 9 kühlt die Wärme, die von dem Kondensator 3 abgegeben wird, durch Rotieren des Kondensatorgebläses 8 ab.

Üblicherweise ist ein Radiator 20, in dem ein Motorkühlwasser zirkuliert, stromabwärts von dem Kondensator 3 in einer Wind­ richtung angeordnet, so daß sowohl der Kondensator 3 als auch der Radiator 20 gemeinsam durch den von dem Kondensatorgebläse 8 erzeugten Wind abgekühlt werden können. Der Verdampfer 2, der in einem Luftkanal 1 angeordnet ist, kühlt die hindurch­ strömende Luft. Eine Hauptsteuerung 10 steuert die Drehzahl des Kondensatorgebläsemotors 9 und die Kapazität des verstell­ baren Verdrängungskompressors 5. In die Hauptsteuerung 10 wer­ den ein Signal Sp von einem Fahrzeugdrehzahlsensor 12, ein Si­ gnal Tout von einem Umgebungstemperatursensor 13 und ein Si­ gnal Tw von einem Motorkühlwassertemperatursensor 14 eingege­ ben. Auf der Basis verschiedener Parameter einschließlich der obigen drei Signale gibt die Hauptsteuerung 10 ein Kapazitäts­ steuersignal Ic an den verstellbaren Verdrängungskompressor 5 und ein Kondensatorgebläsemotorsteuersignal Vfan an die Span­ nungssteuervorrichtung 11 für den Kondensatorgebläsemotor 9 ab. Die Hauptsteuerung 10 bestimmt das Kondensatorgebläsemo­ torsteuersignal Vfan unter Bezugnahme auf das Kapazitätssteu­ ersignal Ic, das durch die Hauptsteuerung 10 selbst berechnet wurde, der Fahrzeugdrehzahl Sp und der Motorkühlwassertempera­ tur Tw. Die Kondensatorgebläsemotorsteuerungsspannung Vfan wird unter V0, V1 und V2 in Abhängigkeit von Tabelle 1 ausge­ wählt. Zwei Kandidatenwerte V0 und V2 sind Konstanten, V0 ent­ spricht einem Stopp-Zustand des Kondensatorgebläsemotors 9, wobei V2 dem vollen Drehzahlzustand des Kondensatorgebläsemo­ tors 9 entspricht. Der Kandidatenwert V1 ist der sich kontinu­ ierlich verändernde Zwischenwert und sorgt für den Hauptvor­ teil der vorliegenden Erfindung. Die Tabelle 1 ist eine ziem­ lich allgemeine Beschreibung, die vom Fahrzeug für die Funkti­ on des Kondensatorgebläsemotors 9 der Klimaanlage benötigt wird.

Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 bezeichnet die rechte Seite der Tabelle den Auswahlweg für Vfan bei schnellerer Fahrzeug­ geschwindigkeit und die linke Seite der Tabelle zeigt den Aus­ wahlweg für Vfan bei niedrigerer Fahrzeuggeschwindigkeit. B1 und B2 in der Tabelle sind Konstanten. Beispielsweise beträgt B1 = 10 km/h und B2 = 80 km/h.

Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 bezeichnet die obere Seite der Tabelle den Auswahlweg für Vfan bei einer kühleren Motor­ kühlwassertemperatur und die untere Seite der Tabelle bezeich­ net den Auswahlweg für Vfan bei einer heißeren Motorkühlwas­ sertemperatur. C1 und C2 sind in der Tabelle Konstanten. Bei­ spielsweise beträgt C1 = 95 Grad Celsius und C2 = 110 Grad Celsi­ us.

Des weiteren ist A1 in der Tabelle auch eine Konstante. Ein Zustand, in dem Ic < A1 vorliegt, legt einen Zustand nahe, bei dem die Kapazität des verstellbaren Verdrängungskompressors klein ist, das heißt, einen Zustand, bei dem im wesentlichen der Kühlkreislauf 7 nicht arbeitet. Im Gegensatz dazu legt ein Zustand, in dem A1 ≦ Ic darstellt, einen Zustand nahe, bei dem die Kapazität des verstellbaren Verdrängungskompressors groß ist, das heißt, einen Zustand, in dem der Kühlkreislauf 7 im wesentlichen betrieben wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist (Sp < B1) und die Motorkühlwassertemperatur hoch ist (C1 ≦ Tw ≦ C2 oder C2 ≦ Tw), muß der Radiator 20 gekühlt werden, so daß der Kondensatorgebläsemotor 9 vollständig angetrieben wird (Vfan = V2). Hier steigt die Motorkühlwassertemperatur relativ selten hoch (C2 ≦ Tw).

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit klein ist (Sp ≦ B1) und die Mo­ torkühlwassertemperatur niedrig ist (Tw < C1), muß der Radiator 20 nicht gekühlt werden, so daß der Kondensatorgebläsemotor 9 entweder gestoppt wird (Vfan = V0) oder mit einer Zwischendreh­ zahl (Vfan = V1) angetrieben wird. V1 wird ausgewählt für Vfan (Vfan = V1), wenn der Kühlkreislauf 7 im wesentlichen arbeitet (A1 ≦ Ic).

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ein Zwischenwert ist (B1 ≦ Sp < B2), wird V0 oder V1 ausgewählt, bis die Motorkühlwas­ sertemperatur C2 erreicht. Dies ist aufgrund der Überlegung, daß der natürliche Wind, der durch die Fahrt des Fahrzeugs selbst erzeugt wird, dem Wind hinzugefügt wird, den das Kon­ densatorgebläse erzeugt.

Wenn das Fahrzeug mit einer höhen Geschwindigkeit (B2 ≦ Sp) fährt, bleibt Vfan nur V0 (Vfan = V0), bis die Motorkühlwasser­ temperatur C2 erreicht. Innerhalb dieses Zustandes kann der Kondensator 3 und der Radiator 20 ausreichend gekühlt werden, sogar wenn der Kondensatorgebläsemotor nicht betrieben wird, da der natürliche Wind, der durch das Fahren des Fahrzeugs er­ zeugt wurde, eine ausreichende Stärke hat.

Ein Steuerablaufdiagramm ist in Fig. 4 für eine Klimaanlage gezeigt, die in Fig. 3 gezeigt ist. In einem Kasten, der in der Mitte der Tabelle gezeigt ist, wird der Kandidatenwert V1, der einen Zwischenwert hat, als Funktion der Umgebungstempera­ tur Tout und der Fahrzeuggeschwindigkeit Sp berechnet.

Wie früher erwähnt, nimmt der Kandidatenwert V1 eine kontinu­ ierliche Veränderung von Zwischenwerten ein, die den Hauptvor­ teil der vorliegenden Erfindung erreichen. Die Funktion f, die in Fig. 4 gezeigt ist, die die Berechnung des Kandidatenwer­ tes V1 für das Kondensatorgebläsemotorsteuersignal, das den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage ermöglicht, kann wie folgt erhalten werden.

Auf der linken Seite in Fig. 5 sind verschiedene Parameter aufgelistet, die den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage direkt beeinflussen. Die Verdampferauslaßlufttem­ peratur Teout (deren Erfassung einen Temperatursensor erfor­ dert, der stromabwärts des Verdampfer angeordnet ist), die Um­ gebungstemperatur Tout, die Raumtemperatur Tin (d. h., die Lufttemperatur im Fahrzeuginneren), der Einstiegstürdämpferzu­ stand INT (der später beschrieben wird), die Gebläsespannung BLV (die ebenfalls später beschrieben wird), das Kapazitäts­ steuersignal Ic und der Ausstoßdruck Pd des verstellbaren Ver­ drängungskompressors (dessen Erfassung einen Drucksensor er­ fordert) beeinflussen den Gesamtleistungsverbrauch des ver­ stellbaren Verdrängungskompressors Wcomp. Die Gebläsespannung BLV, die Kondensatorgebläsemotorspannung Vfan, die Batterie­ spannung VB und die Spannung Vh der elektrischen Heizung be­ einflussen den Gesamtleistungsverbrauch der elektrischen Vor­ richtungen Welc. Der tatsächliche elektrische Leistungsver­ brauch wird durch Welc multipliziert mit einem Wirkungsgrad η eines Wechselstromgenerators/-reglers. Der Gesamtleistungsver­ brauch der gesamten Klimaanlage W ist die Summe aus Wcomp und η Welc. Die Fahrzeuggeschwindigkeit Sp beeinflußt den Gesamt­ leistungsverbrauch W ebenfalls, aber jedoch indirekt. All die oben aufgelisteten Parameter einschließlich der Fahrzeugge­ schwindigkeit Sp sind die Parameter, die im Verhältnis zur Klimaanlage stehen. In dieser Beschreibung werden einige davon mit Ausnahme der Kondensatorgebläsemotorsteuerspannung V1 aus­ gewählt und als "erläuternde Variablen" bezeichnet. Die Kon­ densatorgebläsemotorsteuerspannung V1 wird in dieser Beschrei­ bung als "objekte Variable" bezeichnet. Im ersten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 3 und 4 ge­ zeigt ist, werden die Umgebungstemperatur Tout und die Fahr­ zeuggeschwindigkeit Sp als erläuternde Variablen verwendet. Wenn diese erläuternden Variablen im Labor bei verschiedenen Werten fixiert werden und der Kandidatenwert V1 variiert wird, variiert auch der Gesamtleistungsverbrauch W. Es wird angenom­ men, daß die anderen Parameter mit Ausnahme der ausgewählten erläuternden Variablen wenig Korrelation zu dem Gesamtlei­ stungsverbrauch W haben und werden deshalb für die Steuerung des Kondensatorgebläsemotors ignoriert. Eine Kurve, die die Veränderung von W in Bezug zur Veränderung von V1 zeigt, hat üblicherweise ein Minimum Wmin. Durch wiederholte Messung des Gesamtleistungsverbrauchs W, V1 und der vorübergehend festste­ henden erläuternden Variablen Tout und Sp kann ein Korrelati­ onsdatensatz erhalten werden, der festlegt, daß der Gesamtlei­ stungsverbrauch W immer minimal ist.
Daten (V11, Tout1, Sp1)
Daten (V12, Tout2, Sp2)
Daten (V13, Tout3, Sp3)
. . .
Daten (V1n, Toutn, Spn)

Anschließend kann eine Art Regressionsrelation zwischen der objektiven Variablen V1 und den erläuternden Variablen Tout, Sp, die den Gesamtleistungsverbrauch immer minimieren, abge­ leitet werden, durch statistisches Verarbeiten des obigen Da­ tensatzes. Beispielsweise kann die folgende Gleichung abgelei­ tet werden:

V1 = f (Tout, Sp) = aTout + bsp + K1 (1)

wobei a, b und K1 Regressionskoeffizienten und Regressionskon­ stanten sind. Diese Funktion dient zur Berechnung des Kandida­ tenwertes V1. Diese "Regressionsfunktion" kann eine andere funktionelle Form als die lineare Funktion einnehmen.

Wenn die ausgewählten erläuternden Variablen angegeben werden, kann man somit unter Verwendung der "Regressionsformel" wie der Gleichung (1) einen geeigneten Kandidatenwert V1 berech­ nen, mit dem der Gesamtleistungsverbrauch W immer auf einem Minimum gehalten werden. Da der Kandidatenwert V1 kontinuier­ lich und nicht in einer stufenweisen Ein/Aus-Art variiert, kann die Kühlfunktion zusätzlich stabilisiert werden, so daß die von dem Luftkanal 1 ausgeblasene Lufttemperatur nicht wahrnehmbar schwankt. Und da die Zeit der vollen Drehung des Kondensatorgebläsemotors reduziert ist, kann das Geräusch, daß durch den Kondensatorgebläsemotor hervorgerufen wird, eben­ falls reduziert werden. Und aus demselben Grund kann die Le­ bensdauer des Kondensatorgebläsemotors verlängert werden.

In Fig. 6 ist eine Fahrzeugklimaanlage gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Unter Be­ zugnahme auf Fig. 6 sind ein Gebläseventilator 25 und ein Mo­ tor 26, der den Gebläseventilator 25 antreibt, stromaufwärts von dem Verdampfer 2 in dem Luftkanal 1 angeordnet. Der Motor 26 wird durch den Spannungsregler 27 für das Gebläse gesteu­ ert. Der Spannungsregler 27 für das Gebläse wird durch ein Steuersignal BLV gesteuert, das von dem Hauptregler 10 ausge­ geben wird. Oberhalb des Gebläseventilators 25 sind ein Außen­ lufteinlaß 21 und ein Innenlufteinlaß 22 vorgesehen. Die Win­ kelposition eines Klappendämpfers 23 bestimmt das Verhältnis der Luft, die durch den Außenlufteinlaß 21 eingesaugt wird, zu der Luft, die durch den Innenlufteinlaß 22 eingesaugt wird. Die Winkelposition des Klappendämpfers 23 wird durch die Ein­ laßklappendämpferbetätigungsvorrichtung 24 gesteuert. Die Ein­ laßklappendämpferbetätigungsvorrichtung 24 wird durch ein Si­ gnal INT gesteuert, das von dem Hauptregler 10 erteilt wird. Ein Verdampfer-Auslaßlufttemperatursensor 28 ist stromabwärts von dem Verdampfer 2 in dem Luftkanal 1 angeordnet. Ein Signal Teout von dem Verdampfer-Auslaßlufttemperatursensor 28 wird in den Hauptregler 10 eingegeben. Ein Raumtemperatursensor 29 ist in dem Fahrzeugraum angeordnet. Ein Signal Tin von dem Raum­ temperätursensor 29 wird in den Hauptregler 10 eingegeben. Der übrige Aufbau der Vorrichtung, die in Fig. 6 gezeigt ist, ist der gleiche wie bei der Vorrichtung, die in Fig. 3 gezeigt ist.

Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel verwendet die Kli­ maanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mehr erläutern­ de Variablen für die Berechnung des Kandidatenwertes V1. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird die objektive Variable, das heißt, der Kandidatenwert V1 in dem zweiten Ausführungsbeispiel durch eine Funktion berechnet, die fünf erläuternde Variablen Ic, Tein, Tout, BLV und Sp hat. Hier bedeutet Tein einen abge­ schätzten Wert der Lufttemperatur stromaufwärts des Verdamp­ fers 2, der angegeben wird durch:

Tein = αTout + (1-α)Tin,

wobei ein Mischverhältnis α durch eine Funktion f des Klappen­ dämpferbetätigungsvorrichtungssteuerssignals INT berechnet wird.

α = f (INT)

Wenn in dem Labor die ausgewählten Erläuterungsvariablen auf verschiedenen Werten fixiert werden und der Kandidatenwert V1 variiert wird, variiert auch der Gesamtleistungsverbrauch W. Eine Kurve, die die Veränderung von W in Bezug zur Veränderung von V1 zeigt, hat üblicherweise ein Minimum Wmin. Durch wie­ derholte Messung des Gesamtleistungsverbrauch W, V1 und der zeitweise fixierten Erläuterungsvariablen Ic, Tein, Tout, BLV und Sp kann ein Korrelationsdatensatz erhalten werden, der den Gesamtleistungsverbrauch W immer minimiert.
Daten (V11, Ic1, Tein1, Tout1, BLV1, Sp1)
Daten (V12, Ic2, Tein2, Tout2, BLV2, Sp2)
Daten (V13, Ic3, Tein3, Tout3, BLV3, Sp3)
. . .
Daten (V1n, Icn, Teinn, Toutn, BLVn, Spn)

Anschließend kann eine Art Regressionsrelation zwischen der objektiven Variablen V1 und den erläuternden Variablen Ic, Tein, Tout, BLV und Sp, die den Gesamtleistungsverbrauch immer minimiert, durch Verarbeiten des obigen Datensatzes stati­ stisch abgeleitet werden.

V1 = f(Ic, Tein, Tout, BLV, Sp) = pIc + qTein + rTout + sBLV + tsp + K2 (2)

wobei p, q, r, s, t und K2 Regressionskoeffizienten und eine Regressionskonstante sind. Dies ist die Funktion für die Be­ rechnung des Kandidatenwertes V1. Diese "Regressionsfunktion" kann eine andere funktionale Form als die lineare Funktion einnehmen.

Wenn die ausgewählten erläuternden Variablen angegeben werden, kann man somit durch Verwenden der "Regressionsformeln" wie der Gleichung (2) einen geeigneten Kandidatenwert V1 berech­ nen, durch den der Gesamtleistungsverbrauch W immer auf einem Minimum gehalten werden kann. Da der Kandidatenwert V1 konti­ nuierlich variiert, und nicht in einer schrittweisen Ein/Aus- Art, kann die Kühlfunktion zusätzlich stabilisiert werden, so daß die von dem Luftkanal ausgeblasene Lufttemperatur nicht wahrnehmbar schwankt. Und da die Zeit der vollständigen Dre­ hung des Kondensatorgebläsemotors reduziert wird, kann auch das Geräusch, das von dem Kondensatorgebläsemotor hervorgeru­ fen wird, ebenfalls reduziert werden. Aus demselben Grund kann auch die Lebensdauer des Kondensatorgebläsemotors verlängert werden.

Zur Berechnung des Kandidatenwerts V1 können andere Parameter hinsichtlich dem Verhältnis zur Klimaanlage, wie gemessene Werte, das heißt erfühlte Werte durch irgendeinen Sensor, oder Steuersignale, die von dem Hauptregler abgegeben werden, als erläuternde Variablen verwendet werden.

Schließlich ist Fig. 8 ein Steuerablaufdiagramm, das eine Ab­ wandlung der Berechnung des Kandidatenwertes V1 zeigt. Bisher wurde V1 unter Verwendung eines momentanen Wertes der Erläute­ rungsvariablen in jedem Berechnungszyklus erneut berechnet, wie aus Gleichungen (1) und (2) gesehen werden kann. In dem Ablaufdiagramm, das in Fig. 8 gezeigt ist, wird ein Regressi­ onsverhältnis, das die Reduzierung des Gesamtleistungsver­ brauchs der Klimaanlage immer maximiert, in Reaktion auf Ver­ änderungen von V1, BLV, Teout und Tein hergeleitet. Bei dieser Abwandlung wird die Veränderung ΔV1 in V1 aus einer Summierung von drei unabhängigen Funktionen der Veränderungen der drei Parameter, das heißt von ΔBLV, ΔTeout und ΔTein berechnet.

Bei dieser Abwandlung ist die objektive Variable ΔV1 und die erläuternden Variablen sind ΔBLV, ΔTeout und ΔTein. Auf dem­ selben Weg wie im ersten Ausführungsbeispiel verändert sich dann, wenn die ausgewählten Erläuterungsvariablen im Labor auf verschiedene Werte fixiert sind und die objektive Variable ΔV1 variiert wird, die Reduzierung -ΔW im Gesamtleistungsverbrauch W ebenfalls. Eine Kurve, die die Veränderung -AW hinsichtlich der Veränderung ΔV1 zeigt, hat üblicherweise ein negatives Ma­ ximum -ΔWmax. Durch wiederholte Messung der Reduktion -ΔW des Gesamtleistungsverbrauchs W, ΔV1 und der zeitweilig fixierten Erläuterungsvariablen ΔBLV, ΔTeout und ΔTein kann ein Korrela­ tionsdatensatz erhalten werden, der die Reduzierung des Ge­ samtleistungsverbrauchs immer maximiert.
Daten (ΔV11, ΔBLV1, ΔTeout1, ΔTein1)
Daten (ΔV12, ΔBLV2, ΔTeout2, ΔTein2)
Daten (ΔV13, ΔBLV3, ΔTeout3, ΔTein3)
. . .
Daten (ΔV1n, ΔBLVn, ΔTeoutn ΔTeinn)

Anschließend kann eine Art Regressionsrelation zwischen der objektiven Variablen ΔV1 und den erläuternden Variablen ΔBLV, ΔTeout und ΔTein, die die Relation des Gesamtleistungsver­ brauchs W immer maximieren, durch statistisches Verarbeiten des obigen Datensatzes hergeleitet werden. Zum Beispiel kann die folgende Gleichung hergeleitet werden. Bei dieser Abwand­ lung wird angenommen, daß die Korrelationen zwischen AN und ΔBLV, AW und ΔTeout, und ΔW und ΔTein unabhängig voneinander sind.

ΔVI = V1-V1'
= F(ΔBLV, ΔTeout, ΔTein)
= Vb + Vo + V1 (3)

Vb = fb (ΔBLV) = k ΔBLV + K3 (4)

Vo = fo (ΔTeout) = 1ΔTeout + K4 (5)

Vi = fi (ΔTein) = mΔTein + K5 (6)

Wobei k, 1, m und K3, K4, K5 Regressionskoeffizienten und Re­ gressionskonstanten sind. Dies sind die Funktionen für die Be­ rechnung des nächstens Kandidatenwertes V1 = V1' + ΔV1. Diese "Re­ gressionsfunktionen" können eine andere funktionale Form als die lineare Funktion einnehmen.

Wenn die ausgewählten erläuternden Variablen angegeben werden, kann somit durch Verwendung der "Regressionsformeln" wie der Gleichungen (4), (5) und (6) ein geeigneter nächster Kandida­ tenwert V1 berechnet werden, wobei der Gesamtleistungsver­ brauch immer um den maximalen Betrag reduziert werden kann. Da der Kandidatenwert V1 kontinuierlich und nicht in einer stu­ fenweisen Ein/Aus-Art variiert, kann die Kühlfunktion zusätz­ lich stabilisiert werden, so daß die von dem Luftkanal aus­ strömende Lufttemperatur nicht wahrnehmbar schwankt.

Die Fahrzeugklimaanlage hat einen Hauptregler 10 und einen Kühlkreislauf, der einen verstellbaren Verdrängungskompressor 5, einen Kondensator 3, ein Ausdehnungsventil 6 und einen Ver­ dampfer 2 aufweist. Vor dem Kondensator 3 ist ein Kondensator­ gebläse 8 zur Abkühlung des Kondensators angeordnet. Der Hauptregler 10 steuert die Drehzahl des Kondensatorgebläses mit einem sich kontinuierlich verändernden Zwischenwert, um den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage immer zu minimieren. Um diese Funktion zu verwirklichen, werden Korre­ lationsdaten zwischen dem Gesamtleistungsverbrauch, der Kon­ densatorgebläsemotorsteuerspannung und verschiedener Parameter hinsichtlich der Klimaanlage im voraus im Labor gesammelt. Aus den Daten kann man eine statistische Regressionsrelation zwi­ schen der Kondensatorgebläsemotorsteuerspannung und den ver­ schiedenen Parametern erhalten, die den Gesamtleistungsver­ brauch minimiert. Der Hauptregler 10, der mit dieser statisti­ schen Regressionsrelation ausgestattet ist, kann den Gesamt­ leistungsverbrauch der Klimaanlage immer minimieren, indem die Kondensatorgebläsemotorsteuerspannung aus den verschiedenen Parametern unter Verwendung der Regressionsrelation berechnet wird.

Claims (4)

1. Fahrzeugklimaanlage, die einen Hauptregler (10) aufweist, in den ein Umgebungslufttemperatursensorsignal (Tout) und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensorsignal (Sp) eingegeben werden, und einen Kühlkreislauf, der einen verstellbaren Verdrängungs­ kompressor (5), einen Kondensator (3), vor dem ein Kondensa­ torgebläse (8) angeordnet ist, ein Ausdehnungsventil (6) und einen Verdampfer (2), der in einem Luftkanal (1) angeordnet ist, aufweist:
dadurch gekennzeichnet, daß
der Hauptregler (10) einen Kondensatorgebläsemotor (9) ent­ sprechend unmittelbarer Werte der Umgebungslufttemperatur (Tout) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Sp) unter Verwendung einer Regressionsrelation zwischen dem Kondensatorgebläsemo­ torsteuersignal und der Umgebungstemperatur und der Fahrzeug­ geschwindigkeit steuert, wobei die Regressionsrelation aus statistischen Korrelationsdaten zwischen dem Gesamtleistungs­ verbrauch der Klimaanlage, dem Kondensatorgebläsemotorsteuer­ signal, der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindig­ keit im voraus im Labor hergeleitet werden, um den Gesamtlei­ stungsverbrauch der Klimaanlage immer zu minimieren.

2. Fahrzeugklimaanlage, die einen Hauptregler (10) aufweist, in dem ein Umgebungstemperatursensorsignal (Tout) und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (Sp) eingegeben werden, und von dem ein Kompressorkapazitätssteuersignal (Ic), eine Gebläse­ spannungssteuersignal und ein Einlaßklappendämpferbetätigungs­ vorrichtungssignal ausgegeben werden, und einen Kühlkreislauf, der einen verstellbaren Verdrängungskompressor (5), einen Kon­ densator (3), vor dem ein Kondensatorgebläse (8) angeordnet ist, ein Ausdehnungsventil (6) und einen Verdampfer (2), der in dem Luftkanal (1) angeordnet ist, und ein Gebläse (25), das stromaufwärts von dem Verdampfer (2) in dem Luftkanal (1) an­ geordnet ist, und einen Einlaßklappendämpfer (23), der strom­ aufwärts von dem Gebläse (25) in dem Luftkanal (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptregler (10) den Kondensatorgebläsemotor (9) entspre­ chend unmittelbarer Werte einer Gruppe von Parametern hin­ sichtlich der Klimaanlage steuert, wobei die Parameter das Kompressorkapazitätssteuersignal (Ic), eine Verdampfereinlaß­ lufttemperatur, die von dem Einlaßklappendämpferbetätigungs­ vorrichtungssignal abgeschätzt wird, eine Umgebungstemperatur (Tout), eine Gebläsesteuerspannung (BLV) und eine Fahrzeugge­ schwindigkeit (Sp) aufweist, unter Verwendung einer Regressi­ onsrelation zwischen dem Kondensatorgebläsemotorsteuersignal und der Gruppe von Parametern, wobei die Regressionsrelation aus statistischen Korrelationsdaten zwischen dem Gesamtlei­ stungsverbrauch der Klimaanlage, dem Kondensatorgebläsemotor­ steuersignal und der Gruppe von Parametern im voraus im Labor hergeleitet wird, um den Gesamtleistungsverbrauch der Klimaan­ lage immer zu minimieren.

3. Fahrzeugklimaanlage, die einen Hauptregler (10) und ei­ nen Kühlkreislauf aufweist, der einen variablen Verdrängungs­ kompressor (5), einen Kondensator (3), vor dem ein Kondensa­ torgebläse (8) angeordnet ist, ein Ausdehnungsventil (6), ei­ nen Verdampfer (2), der in einem Luftkanal (1) angeordnet ist, einen Temperatursensor (13), der stromabwärts von dem Verdamp­ fer (2) angeordnet ist, ein Gebläse (25), das stromaufwärts von dem Verdampfer (2) in dem Luftkanal (1) angeordnet ist, und einen Einlaßklappendämpfer (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptregler (10) einen Kondensatorgebläsemotor (9) ent­ sprechend von Veränderungen der Werte einer Gruppe von Parame­ tern hinsichtlich der Klimaanlage steuert, wobei die Parameter das Gebläsesteuersignal (Ic) eine Verdampfereinlaßlufttempera­ tur, die von dem Einlaßklappendämpferzustand abgeschätzt wird, und eine Verdampferauslaßlufttemperatur, die durch den Sensor erfühlt wird, aufweisen, unter Verwendung einer Regressionsre­ lation zwischen der Änderung des Kondensatorgebläsemotorsteu­ ersignals und Änderungen in der Gruppe der Parameter, wobei die Regressionsrelation aus statistischen Korrelationsdaten zwischen einer Änderung des Gesamtleistungsverbrauchs der Kli­ maanlage, einer Änderung des Kondensatorgebläsemotorsteuersi­ gnals und Änderungen in der Gruppe der Parameter im voraus im Labor hergeleitet wird, um die Reduzierung des Gesamtlei­ stungsverbrauch der Klimaanlage immer zu maximieren.

4. Fahrzeugklimaanlage, die einen Hauptregler (10) aufweist, in den Sensorsignale eingegeben werden und von dem Steuersi­ gnale ausgegeben werden, und einen Kühlkreislauf, der einen verstellbaren Verdrängungskompressor (5), einen Kondensator (3), vor dem sich ein Kondensatorgebläse (8) befindet, ein Ausdehnungsventil (6) und einen Verdampfer (2), der in einem Luftkanal (1) angeordnet ist, und ein Gebläse (25), das strom­ aufwärts von dem Verdampfer (2) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptregler (10) den Kondensatorgebläsemotor (9) entspre­ chend augenblicklicher Werte einer Gruppe von Parametern hin­ sichtlich der Klimaanlage steuert, die von den Sensoren er­ fühlte Signale und von dem Hauptregler (10) ausgegebene Steu­ ersignale aufweisen, unter Verwendung von einer Regressionsre­ lation zwischen dem Kondensatorgebläsemotorsteuersignal und der Gruppe von Parametern, wobei die Regressionsrelation von statistischen Korrelationsdaten zwischen dem Gesamtleistungs­ verbrauch der Klimaanlage, dem Kondensatorgebläsemotorsteuer­ signal und der Gruppe von Parametern im voraus im Labor herge­ leitet wird, um den Gesamtleistungsverbrauch der Klimaanlage immer zu minimieren.