DE10133243A1

DE10133243A1 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE10133243A1
Application number: DE2001133243
Authority: DE
Inventors: Masato Tsuboi; Atsuo Inoue
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: FR2813561B1; JP2002079827A; FR2813561A1; DE10133243B4; JP4566370B2

Abstract

Die Klimaanlage (200) für ein Fahrzeug hat einen Hauptregler (9) und einen Kühlkreislauf (8), der einen variablen Verdrängungskompressor (5), einen Kondensator (3), ein Ausdehnungsventil (7) und einen Verdampfer (2) aufweist. Vor dem Kondensator (3) ist ein Kondensatorlüftermotor (12) zur Kühlung des Kondensators (3) angeordnet. Der Hauptregler (9) sucht eine Drehzahl für den Kondensatorlüftermotor, die den minimalen Leistungsverbrauch (W) der gesamten Klimaanlage (200) während des Betriebs erzeugt. Jedes Mal, wenn die Suchprozedur durchgeführt wird, werden neue Daten einer Korrelation zwischen der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf*) und der Umgebungstemperatur (T*) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (S*), die den minimalen Leistungsverbrauch erzeugt, erhalten und die Basisdaten-Tabelle 1 zur Ableitung einer Regressionsfunktion (f (Toutm, Sp)), die zur Berechnung des Modifikationswertes (DELTAVa, DELTAVb) für die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf) verwendet wird, wird durch die neuen Daten ersetzt. Durch Wiederholen der gesamten Suchprozedur während des Betriebs der gesamten Klimaanlage (200) werden die Inhalte der Basisdaten-Tabelle 1 so geeignet, dass die Regressionsfuktion (f (Tout, Sp)), die von der Basisdaten-Tabelle 1 abgeleitet wird, zu einem solchen Inhalt verändert, dass es eine geeignete Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vp) ergibt, was weniger Änderungsdurchläufe der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf) vom Start an erfordert. Das ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugkli maanlage, die den Gesamtleistungsverbrauch der Klimaanlage reduzieren kann. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fahrzeugklimaanlage, die eine geeignete Kondensatorlüftersteuerspannung erlernen kann, die den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage annähernd auf einem Minimum halten kann, in Reaktion auf verschiedene Bedingungen.

Eine typische herkömmliche bekannte Klimaanlage 100 für Fahr zeuge ist in Fig. 1 gezeigt. Die herkömmliche Klimaanlage 100 weist hauptsächlich einen Kühlkreislauf 107 und einen Regler 110 auf. Der Kühlkreislauf 107 weist einen Kompressor 105, einen Kondensator 103, ein Ausdehnungsventil 106 und ei nen Verdampfer 102 auf. Der Kompressor 105 wird von dem Fahr zeugmotor 104 angetrieben. Das Umschalten der Übertragung der Antriebskraft von dem Motor 104 auf den Kompressor 105 wird durch ein Kupplungssteuersignal CLT gesteuert. Der Kondensa torlüftermotor 109 kühlt die Wärme, die sich von dem Konden sator 103 ausbreitet durch Drehen des Kondensatorlüfters 108. Üblicher Weise ist ein Kühler 20, in dem ein Motorkühlwasser zirkuliert, in Windrichtung stromabwärts von dem Kondensator 103 angeordnet, so dass sowohl der Kondensator 103 als auch der Kühler 20 durch den Wind, der von dem Kondensatorlüfter 108 hervorgerufen wird, abgekühlt werden kann. Der Verdampfer 102, der in einer Luftführung 101 angeordnet ist, kühlt die durchströmende Luft ab. Der Regler 110 regelt den Kondensa torlüftermotor 109 und die Kupplung des Kompressors 105. In den Regler 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 an die Klimatisierung gibt der Regler 110 das Kupplungssteuersignal CLT an die Kupplung des Kompressors 105 ab. Außerdem gibt der Regler 110 auf der Basis des Fahrzeuggeschwindigkeitsignals Sp, dem Motorkühl wassertemperatursignal Tw und diesem Kupplungssteuersignal CLT auch ein Kondensatorlüftermotorsteuersignal F an die Kon densatormotor-EIN/AUS-Steuervorrichtung 112 ab.

Fig. 2 ist ein Schaltbild der Steuerung des Kondensatorlüf termotors 109. In dieser herkömmlichen Klimaanlage wird, wie der Name andeutet, die Kondensatorlüftermotor-EIN/AUS-Steuer vorrichtung 112 den Kondensatorlüftermotor 109 entweder nur ein- oder ausschalten. Das heißt, der Kondensatorlüftermotor 109 befindet sich entweder in einem vollständigen Stoppzu stand oder in einem vollen Drehzustand. Mit anderen Worten, die Kondensatormotor-EIN/AUS-Steuervorrichtung 112 steuert den Kondensatorlüftermotor 109 nicht mit irgendeiner Zwi schenspannung, das heißt mit einer dazwischen liegenden Dreh frequenz. Üblicherweise wird das Ein-/Ausschalten des Konden satorlüftermotors 109 synchron mit dem Kupplungssteuersignal CLT durchgeführt. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 ist dann, wenn das Kupplungssteuersignal CLT EIN ist, das Konden satorlüftermotorsignal F EIN, wodurch der Kondensatorlüfter motor 109 mit voller Drehzahl dreht. Dies ist vernünftig, da dann, wenn das Kupplungssteuersignal CLT EIN ist, der Kom pressor 105 angetrieben wird und der Kühlkreislauf 107 zirku liert. Anschließend gib der Kondensator 103 Wärme ab. Deshalb muss der Kondensatorlüftermotor 109 betrieben werden, um den Kondensator 103 abzukühlen. Im Gegensatz dazu ist dann, wenn das Kupplungssteuersignal CLT AUS ist, das Kondensatorlüfter motorsignal F auch AUS, wodurch der Kondensatorlüftermotor 109 gestoppt wird. Dies ist vernünftig, da dann, wenn das Kupplungssteuersignal CLT AUS ist, der Kompressor 105 nicht angetrieben wird und der Kühlkreislauf 107 nicht betrieben wird. Dann gibt der Kondensator 103 keine Wärme ab. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, dass der Kondensatorlüftermotor 109 den Kondensator 103 abkühlt. Durch diese Logik/Schaltung wird der Kondensatorlüftermotor 109 in einer herkömmlichen Klimaanlage gesteuert.

Der maximale Gesamtleistungsverbrauch dieser herkömmlichen Klimaanlage 100 für Fahrzeuge beträgt ungefähr 2 Kw, während der Leistungsverbrauch des Kondensatorlüftermotors 109 unge fähr 100 W beträgt.

Die Klimaanlage, deren Kondensatorlüftermotor durch die oben erläuterte Steuerung gesteuert wird, hat jedoch mehrere Män gel.

Zunächst berücksichtigt diese herkömmliche Klimaanlage 100 nicht die Umgebungslufttemperatur, wenn der Kondensatorlüf termotor 109 gesteuert wird. Wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise vergleichsweise niedrig ist und das Fahrzeug mit ausreichender Geschwindigkeit fährt, kann der natürliche Wind, der durch das Fahren des Fahrzeugs selbst erzeugt wird, den Kondensator 103 ausreichend kühlen. Jedoch wird zu jeder Zeit, in der die herkömmliche Klimaanlage eingeschaltet wird, auch der Kondensatorlüftermotor 109 eingeschaltet, ohne Be rücksichtigung der Umgebungstemperatur. Als ein Ergebnis braucht die herkömmliche Klimaanlage in einem solchen Zustand unnötig verschwenderisch Leistung für den Kondensatorlüfter motor 109.

Zweitens kann die herkömmliche Klimaanlage 100 den Kondensa torlüftermotor 109 nicht mit einer zwischenliegenden Drehfre quenz drehen. Wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise vergleichsweise niedrig ist und das Fahrzeug mit einer ziem lich niedrigen Geschwindigkeit fährt, kann der Kondensator lüftermotor 109 den Kondensator 103 abkühlen, sogar wenn er sich mit einer mäßigen Drehfrequenz und nicht mit einer vol len Drehfrequenz dreht. Jedoch wird zu jeder Zeit, zu der die herkömmliche Klimaanlage 100 eingeschaltet wird, auch der Kondensatorlüftermotor 109 eingeschaltet, um mit der vollen Drehzahl zu drehen, ohne Berücksichtigung der Fahrzeugge schwindigkeit. Als ein Ergebnis verbraucht die herkömmliche Klimaanlage in einem solchen Zustand unnötiger Weise ver schwenderisch Leistung für den Kondensatorlüftermotor 109. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Gesamtleistungs verbrauch der gesamten Klimaanlage zu minimieren, wenn die Kondensatorlüftermotordrehzahl in geeigneter Weise gesteuert und kontinuierlich variiert wird. Bislang hat die herkömmli che Klimaanlage diese Möglichkeit nicht berücksichtigt.

Drittens wird die Kühlfunktion des Kühlkreislaufs 107 oft in stabil, da die herkömmliche Klimaanlage 100 den Kondensator lüftermotor 109 nur in einer EIN/AUS-Art steuert. Dies be wirkt eine Temperaturschwankung der Luft, die von der Luft führung 101 eingeblasen wird. In der Tat erreicht die Verän derung der Temperaturschwankung der Luft mehrere Grad und die Schwingungsperiode beträgt ungefähr mehrere Sekunden. Diese Temperaturschwankung ist von den Fahrzeuginsassen wahrnehm bar, so dass sie bei den Fahrzeuginsassen Unbehagen hervor ruft.

Da der Kondensatorlüftermotor mit voller Drehzahl dreht, wenn das Kondensatorlüftermotorsteuersignal F eingeschaltet ist, wird ferner auch ein lautes mechanisches Geräusch erzeugt. Außerdem beeinflusst die volle Drehung des Kondensatorlüfter motors seine Zuverlässigkeit und seine Lebensdauer.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zeit bereit zu stellen, während der der Kondensatorlüftermotor angetrie ben wird, um mit einer Zwischendrehzahl zu drehen. Des weite ren ist es auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, dass eine Fahrzeugklimaanlage bereitgestellt wird, die die Zwi schendrehzahl des Kondensatorlüftermotors so berechnen kann, dass der Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage während des Betriebs der Klimaanlage minimiert wird. Die Form der Funktion oder die Koeffizienten der Gleichung, die für diese Berechnung verwendet werden, werden während des Be triebs der Klimaanlage erneuert.

Diese Aufgabe wird mit einer Klimaanlage gemäß Anspruch 1 und mit einem Verfahren zur Klimatisierung gemäß Anspruch 4 ge löst.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der Unteran sprüche.

Die Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet eine Soll-Kondensatorlüftermotorspannung (das heißt eine Drehzahl) unter anfänglicher Verwendung einer Anfangsregres sionsfunktion der Umgebungstemperatur und der Fahrzeugge schwindigkeit und anschließend berechnet sie einen Abwand lungswert wie der Differenz zwischen diesem Wert und seinem letzten Wert. Die Klimaanlage ändert die Ist-Kondensatorlüf termotorsteuerspannung durch Hinzufügen des Abwandlungswertes zu der letzten endgültigen Ist-Kondensatorlüftermotorsteuer spannung. Die Anfangsbasisdaten, von denen die Regressions funktion abgeleitet wird, können willkürlich sein. Die Kli maanlage sucht und versucht ausgehend von einer Ist-Konden satorlüftermotorsteuerspannung (Drehzahl) eine neue Ist-Kon densatorlüftermotorsteuerspannung durch Hinzufügen des Ab wandlungswertes an die laufende Ist-Kondensatorlüftermotor steuerspannung, um einen Zustand geringerer Gesamtver brauchsleistung der gesamten Klimaanlage herzustellen. Wäh rend des Suchvorgangs nach der geeigneten Ist-Kondensatorlüf termotorsteuerspannung wird die Größe und das Vorzeichen des Abwandlungswertes geändert und zu jeder Zeit, zu der die neue Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung angelegt wird, wird der Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage unter Verwendung von Berechnungsvorrichtung, die in einem Hauptregler der Klimaanlage enthalten ist, berechnet. Die Su che nach der geeigneten Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspan nung, die den minimalen Leistungsverbrauchszustand herstellt, wird beendet, wenn der berechnete Gesamtleistungsverbrauch beginnt, innerhalb einer gewissen vorbestimmten Breite zu schwanken. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Satz Korrelationsda ten, die die endgültige Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspan nung, die Umgebungstemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit enthalten, erhalten werden. Dieser Datensatz wird auf einer Zeile der Initialbasisdaten überschrieben. Durch Wiederholen der gesamten obigen Prozedur in Reaktion auf Veränderungen von Zuständen der Umgebungstemperatur und der Fahr zeuggeschwindigkeit, werden die Basisdaten Zeile für Zeile erneuert. Schließlich wird die Regressionsfunktion, die von den Basisdaten abgeleitet wird, in der Lage sein, eine Soll- Kondensatorlüftermotorsteuerspannung abzugeben, was weniger Zeit von Suchversuchen nach der geeigneten Ist-Kondensator lüftermotorsteuerspannung, die den minimalen Gesamtleistungsverbrauchszustand herstellt, erfordert. Somit kann die Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung durch die empirische Methode die Regressionsfunktion erlernen, die die geeignete Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung bereitstellt, die eine minimale Anzahl von Suchversuchen nach der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung erfordert, die es benötigt, um den Wert zu erzielen, der den minimalen Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage herstellt.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau ei ner herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage zeigt.

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

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau ei ner Fahrzeugklimaanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist ein Graph, der den Weg der Suche nach der Ist- Kondensatorlüftermotorsteuerspannung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die Fig. 5 und 6 sind Ablaufdiagramme eines konkreten Bei spiels zum Darstellen eines Suchweges nach der Ist-Kondensa torlüftermotorsteuerspannung.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine, die in den Fig. 5 und 6 verwendet wird.

Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das die Berechnungs formeln des gesamten Leistungsverbrauchs der gesamten Klima anlage zeigt.

In Fig. 3 ist eine Klimaanlage 200 für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Klimaanlage 200 weist hauptsächlich einen Kühlkreislauf 8 und einen Hauptregler 9 auf. Der Kühlkreislauf 8 der Klimaan lage 200 weist einen variablen Verdrängungskompressor 5, ei nen Kondensator 3, einen Aufnehmer 6, ein Ausdehnungsventil 7 und einen Verdampfer 2 auf. Der variable Verdrängungskompres sor 5 wird durch einen Motor 4 des Fahrzeugs angetrieben. Die Kapazität des variablen Verdrängungskompressors 5 wird durch das Kapazitätssteuersignal Ic gesteuert. Der Kondensatorlüf termotor 12 kühlt die Wärme, die von dem Kondensator 3 aus geht, durch Drehen des Kondensatorlüfters 11 ab. Üblicher weise ist ein Kühler 20, in dem ein Motorkühlwasser zirku liert, in einer Windrichtung stromabwärts des Kondensators frei angeordnet, so dass sowohl der Kondensator 3 als auch der Kühler 20 zusammen durch den von dem Kondensatorlüfter 11 erzeugten Wind abgekühlt werden könne. Der Verdampfer 2, der in einer Luftführung 1 angeordnet ist, kühlt die hindurch strömende Luft ab. Der Hauptregler 9 regelt die Drehzahl des Kondensatorlüftermotors 12 und die Kapazität des variablen Verdrängungskompressors 5. An den Hauptregler 9 werden ein Signal Sp von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14, ein Sig nal Tout von einem Umgebungstemperatursensor 15 und ein Signal Tw von einem Motorkühlwassertemperatursensor 16 einge geben. Auf der Basis verschiedener Parameter, einschließlich der obigen drei Signale, erteilt der Hauptregler 9 ein Kapa zitätssteuersignal Ic an den variablen Verdrängungskompressor 5, und ein Kondensatorlüftermotorsteuersignal Vf an die Span nungssteuervorrichtung 13 für den Kondensatorlüftermotor 12. Der Hauptregler 9 bestimmt das Kondensatorlüftermotorsteuer signal Vf unter Bezugnahme auf das Kapazitätssteuersignal Ic, das durch den Hauptregler 9 selbst berechnet wird, die Fahr zeuggeschwindigkeit Sp und die Motorkühlwassertemperatur Tw.

Stromaufwärts von dem Verdampfer 2 ist ein Gebläselüfter 25 und sein Antriebsmotor 26 vorgesehen. Der Motor 26 wird durch den Gebläsespannungsregler 27 geregelt. Der Gebläsespannungs regler 27 wird wiederum durch ein Signal BLV geregelt, das von dem Hauptregler 9 ausgegeben wird. Oberhalb des Gebläse lüfters 25 sind ein Außenlufteinlass 21 und ein Innenluftein lass 22 vorgesehen. Die Winkelposition des Schiebers 23 be stimmt das Verhältnis der Luft, die von dem Außenlufteinlass 21 angesaugt wird, zu jener von dem Innenlufteinlass 22. Die Winkelposition des Schiebers 23 wird durch ein Einlaßschie berstellglied 24 gesteuert. Das Einlaßschieberstellglied 24 wird wiederum durch ein Signal INT geregelt, das von dem Hauptregler 9 ausgegeben wird.

Auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 2 ist ein Ver dampferauslasslufttemperatursensor 18 vorgesehen. Ein Signal Teout von dem Verdampferauslasslufttemperatursensor 18 wird in den Hauptregler 9 eingegeben. In der Luftführung 1 ist ein Heizkern 28, in dem ein Motorkühlwasser zirkuliert, stromab wärts von dem Verdampfer 2 angeordnet. Stromabwärts von dem Heizkern 28 ist ein Luftmischschieber 29 vorgesehen. Die Win kelposition des Luftmischschiebers 29 regelt das Verhältnis der Menge der gekühlten Luft, die durch den Verdampfer 2 ge strömt ist, zu der wieder erwärmten Luft, die durch den Heiz kern 28 geströmt ist. Die Winkelposition des Luftmischschie bers 29 wird durch ein Luftmischschieberstellglied 30 gere gelt, das wiederum durch den Hauptregler 9 geregelt wird. Stromabwärts von dem Luftmischschieber 29 sind Auslassöffnun gen 31, 32 und 33 (entsprechend beispielsweise DEF, VENT und FOOT), für die temperaturgeregelte Luft vorgesehen. Schieber 34, 35 und 36 öffnen oder schließen die jeweiligen Auslass öffnungen. Insbesondere hinsichtlich der Auslassöffnung 33 ist eine elektrische Heizung 37 für ein hilfsweises Erwärmen vorgesehen. Die elektrische Heizung 37 wird durch einen elek trischen Heizung-Spannungsregler 38 geregelt, der wiederum durch den Hauptregler 9 geregelt wird. In dem Fahrzeuginnen raum befindet sich ein Raumtemperatursensor 17 an einer ge eigneten Position. Ein Signal Tin von dem Raumtemperatursen sor 17 wird in den Hauptregler 9 eingegeben. Zwischen dem Aufnehmer 6 und dem Ausdehnungsventil 7 ist ein Drucksensor 10 vorgesehen. Der Drucksensor 10 sendet ein Signal Pd an den Hauptregler 9.

Der Hauptregler 9 speichert die Anfangsbasisdaten/Initialba sisdaten der Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung, der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die un gefähr 30 bis 40 Zeilen enthalten, wie nachstehend gezeigt ist.

Tabelle 1

All die Anfangswerte von V1 bis V30 können so festgelegt wer den, dass sie eine Batteriespannung VB sind. Alle Anfangs werte von Ti's und Si's können willkürlich sein. Der Hauptregler 9 hat eine Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspan nungs-Berechnungsvorrichtung, die eine Regressionsfunktion aufweist, die von den obigen Daten abgeleitet wird.

Vp = f(Tout, Sp) = a Tout + bsp + K (Gleichung 1).

Dabei sind a, b und K Regressionskoeffizienten und eine Re gressionskonstante. Die Funktionsform der Regressionsfunktion für die Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vp kann anders als die lineare Form sein.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 wird ein Weg der Su che nach der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vf, die den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage 200 mi nimiert, beschrieben.

Der Hauptregler 9 berechnet für einen Zustand einer Umge bungstemperatur T* und einer Fahrzeuggeschwindigkeit S* eine Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vp durch Substitu ieren dieser T* und S* in die Gleichung (1),

Vp = f(Tout, Sp)

(der Schritt S 103 in Fig. 7).

Ferner wird Vp' als der letzte Wert in dem Hauptregler 9 ge halten, der in dem vorherigen Zyklus berechnet wurde. Beim Start des Betriebs der Klimaanlage wird die Batteriespannung VB für Vp' verwendet. Nun wird angenommen, dass die Umge bungstemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wurden und dementsprechend die neu berechnete Soll-Kondensa torlüftermotorsteuerspannung auch auf Vp geändert wurde. Die Differenz ΔVp,

ΔVp = Vp-Vp'

(der Schritt S105 in Fig. 7),
und dessen Hälfte ΔVa werden als "Modifikationswerte" in die ser Beschreibung bezeichnet,

ΔVa = ΔVp/2

(der Schritt S2 in Fig. 5).

Anfänglich wird angenommen, dass der Hauptregler 9 den Kon densatorlüftermotor 12 mit einer tatsächlichen Kondensator lüftermotorsteuerspannung Vf0 eines willkürlichen Wertes be treibt. Anschließend ändert der Hauptregler 9 die Ist-Konden satorlüftermotorsteuerspannung Vf durch Addieren des Abwand lungswertes:

Vf = Vf' + ΔVa

(der Schritt S6 in Fig. 5).

In Fig. 4 ist der Änderungsalgorithmus der Ist-Kondensator lüftermotorsteuerspannung Vf, um einen Wert zu erreichen, der einen minimalen Gesamtleistungsverbrauchszustand gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt, schematisch dargestellt. Die Kurve L, die ein Verhältnis zwischen der Ist-Kondensatorlüf termotorsteuerspannung Vf und dem Gesamtleistungsverbrauch W zeigt, hat ein Minimum Q. Zunächst wird angenommen, dass der Kondensatorlüftermotor durch eine willkürliche Anfangsspan nung Vf0 (der Punkt P0) angetrieben wird. Ausgehend von die sem Punkt wird die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vf jedes Mal durch Addieren des Modifikationswertes ΔVa geän dert. Jedes Mal, wenn die Änderung durchgeführt wird, berech net der Hauptregler 9 den Gesamtleistungsverbrauch der gesam ten Klimaanlage unter Verwendung einer vorbestimmten Formel und vergleicht den Ergebniswert mit dem Wert vor der Änderung (der Schritt F11 in Fig. 5). Die Änderung der Ist-Kondensa torlüftermotorsteuerspannung Vf wird unter Verwendung des gleichen Modifikationswertes wiederholt, bis der berechnete Gesamtleistungsverbrauch größer als der Wert vor der Änderung ist (der Weg R3 und der Schritt S6 in Fig. 5). Somit bewegt sich der Punkt, der den Steuerzustand darstellt, von P0 zu P1 zu P2 und zu P3. Beim Punkt P3 wird der Gesamtleistungsver brauch nach der Änderung größer als derjenige vor der Ände rung (W2 < W3). Wenn dieser Zustand erfüllt ist, invertiert der Hauptregler 9 das Vorzeichen des Modifikationswertes und re duziert die Größe des Modifikationswertes. Beispielsweise

ΔVb = -ΔVa/2

oder

ΔVb = -ΔVa/3

(die Schritte B2 und S12 in Fig. 6).

Anschließend wird die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspan nung Vf jedes Mal durch Hinzufügen des reduzierten Modifika tionswertes ΔVb geändert.

Vf = Vf' + ΔVb

(der Schritt S13 in Fig. 6).

Jedes Mal, wenn die Änderung durchgeführt wurde, berechnet der Hauptregler 9 den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage unter Verwendung der vorbestimmten Formel und vergleicht den Ergebniswert mit dem Wert vor der Änderung (der Schritt S8 in Fig. 6). Die Änderung der Ist-Kondensa torlüftermotorsteuerspannung Vf wird unter Verwendung des gleichen Modifikationswertes wiederholt, bis der berechnete Gesamtleistungsverbrauch größer als der Wert vor der Änderung wird (der Weg R5 in Fig. 6 und der Schritt S13 in Fig. 6). Unter Bezugnahme auf Fig. 4 bewegt sich somit der Punkt, der den Steuerzustand darstellt, von P3 zu P4 zu P5 und zu P6. Beim Punkt P6 wird der Gesamtleistungsverbrauch nach der Än derung größer als derjenige vor der Änderung (W5 < W6). Wenn dieser Zustand erfüllt ist, invertiert der Hauptregler 9 das Vorzeichen des Modifikationswertes und reduziert die Größe des Modifikationswertes wie vorher. Zum Beispiel

ΔVb = -ΔVb/s

oder

ΔVb = -ΔVb/3

(der Schritt S12 in Fig. 6).

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 kann der Hauptregler 9 auf die sem Weg den Steuerpunkt Pn unbegrenzt an das Minimum Q annä hern, das den minimalen Gesamtleistungsverbrauch erzeugt. Der Hauptregler 9 gemäß der vorliegenden Erfindung beendet die Prozedur, wenn die Größe des Modifikationswertes kleiner als eine vorbestimmte Konstante B wird und der Schwankungsbereich des Gesamtleistungsverbrauchs kleiner als eine vorbestimmte Konstante C wird:

- B < ΔVb < B (Gleichung 2)

|W_n - W_n-1|≦ C (Gleichung 3)

(der Schritt S19 in Fig. 6).

Wenn die Größe der Anfangsdifferenz ΔVp größer als eine vor bestimmte Konstante A ist, das heißt,

A < |ΔVp|
(der Schritt S10 in Fig. 5 und der Schritt S17 in Fig. 6), dann reduziert der Hauptregler 9 die Größe von ΔVa und star tet die Prozedur der Suche nach der Ist-Kondensatorlüftermo torsteuerspannung Vf, die den minimalen Gesamtleistungsver brauch erzeugt, erneut (der Weg R1, R2 in Fig. 5).

Wenn die Zustände der Ungleichheiten von Gleichung 2 und Gleichung 3 erfüllt sind, wird der Hauptregler 9 anschließend die erste Zeile V1, T1, S1 in den Basisdaten, die in der Ta belle 1 dargestellt sind, gegen die endgültige Ist-Kondensa torlüftermotorsteuerspannung Vf* und die vorliegenden Werte der Umgebungstemperatur T* und der Fahrzeuggeschwindigkeit S* ersetzen (der Schritt 20 in Fig. 6). Und anschließend werden unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate neue Re gressionskoeffizienten a und b und eine neue Regressionskon stante K erhalten (der Schritt S21, 22 in Fig. 6). Im näch sten Zyklus wird ein neuer Wert Vp unter Verwendung der neuen Regressionsfunktion berechnet:

Vp = fnew(Tout, Sp),

und die gleiche gesamte Prozedur wird wiederholt. Jedes Mal, wenn die gleiche gesamte Prozedur wiederholt wird, werden die Basisdaten der Tabelle 1 Zeile für Zeile erneuert.

Schließlich kann der Hauptregler eine solche Regressionsfunk tion erzielen, die die geeignete Soll-Kondensatorlüftermotor steuerspannung Vp zur Verfügung stellt, wobei er die minimale Anzahl an Suchversuchen nach der Ist-Kondensatorlüftermotor steuerspannung Vf, die den minimalen Gesamtleistungsverbrauch erzeugt, vom Start der Suche an benötigt. Das heißt, der Hauptregler 9 gemäß der vorliegenden Erfindung kann die beste Regressionsfunktion, die die beste Soll-Kondensatorlüftermo torsteuerspannung Vp ergibt, erlernen, was weniger Änderungs vorgänge der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vf er fordert, um den Zustand des minimalen Gesamtleistungsver brauchs zu erreichen, nach einem Try-and-error-Prinzip erler nen.

In Fig. 8 sind die Formeln zur Berechnung des Gesamtlei stungsverbrauchs der gesamten Klimaanlage 200 schematisch dargestellt. Auf der linken Seite von Fig. 8 sind verschie dene Parameter aufgelistet, die direkt und indirekt zum Ge samtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage 200 beitra gen. Hier ist Tein ein abgeschätzter Wert der Lufttemperatur stromaufwärts von dem Verdampfer 2, der durch

Tein = α Tout + (1 - α)Tin:

angegeben wird, wobei das Mischungsverhältnis α durch eine geeignete Funktion f des Schieberstellgliedsteuersignals INT berechnet wird.

α = f (INT).

Die Verdampferauslasslufttemperatur Teout, die Umgebungstem peratur Tout, die Raumtemperatur Tin, der Ansaugschieberzu stand INT, die Gebläsespannung BLV, das Kapazitätssteuersig nal Ic und der Druck Pd tragen zum mechanischen Leistungs verbrauch Wcomp des variablen Verdrängungskompressors bei. Die Gebläsespannung BLV, die Kondensatorlüftermotorspannung Vf, die Batteriespannung Vb und die elektrische Heizungsspan nung Vh tragen zum elektrischen Leistungsverbrauch Welc der elektrischen Vorrichtungen bei. Der tatsächliche elektrische Leistungsverbrauch wird durch Welc multipliziert mit einem Wechselstrom/Reglerwirkungsgrad η angegeben.

Der Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage W ist eine Summe aus WComp und η Welc.

Auf diese Weise wird in der Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung für verschiedene Zustände der Umge bungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit eine geeig nete Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vf ermittelt, die einen minimalen Leistungsverbrauch erzeugt. Auf diese Weise kann der Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaan lage geeignet unterdrückt werden. Und da die resultierende Vf kontinuierlich variiert und einen Zwischenwert einnimmt und nicht nach der alles oder nicht Art und Weise variiert, wird die Leistungsfähigkeit des Kühlkreislaufs so stabil, dass die Lufttemperatur, die von der Luftführung 1 ausgeblasen wird, nicht wahrnehmbar schwankt. Und da die Zeit der vollen Dre hung des Kondensatorlüftermotors reduziert wird, wird das Ge räusch, das durch den Kondensatorlüftermotor erzeugt wird, auch reduziert werden können. Aus dem selben Grund kann die Lebensdauer des Kondensatorlüftermotors verlängert werden.

Die Klimaanlage 200 für ein Fahrzeug hat einen Hauptregler 9 und einen Kühlkreislauf 8, der einen variablen Verdrängungs kompressor 5, einen Kondensator 3, ein Ausdehnungsventil 7 und einen Verdampfer 2 aufweist. Vor dem Kondensator 3 ist ein Kondensatorlüftermotor 12 zur Kühlung des Kondensators 3 angeordnet. Der Hauptregler 9 sucht eine Drehzahl für den Kondensatorlüftermotor, die den minimalen Leistungsverbrauch W der gesamten Klimaanlage 200 während des Betriebs erzeugt. Jedes Mal, wenn die Suchprozedur durchgeführt wird, werden neue Daten einer Korrelation zwischen der Ist-Kondensatorlüf termotorsteuerspannung Vf* und der Umgebungstemperatur T* und der Fahrzeuggeschwindigkeit S*, die den minimalen Leistungs verbrauch erzeugt, erhalten und die Basisdaten Tabelle 1 zur Ableitung einer Regressionsfunktion f(Toutm, Sp), die zur Be rechnung des Modifikationswertes (ΔVa, ΔVb) für die Ist-Kon densatorlüftermotorsteuerspannung Vf verwendet wird, wird durch die neuen Daten ersetzt. Durch Wiederholen der gesamten Suchprozedur während des Betriebs der gesamten Klimaanlage 200 werden die Inhalte der Basisdaten-Tabelle 1 so geeignet, dass die Regressionsfunktion (f(Tout, Sp)), die von der Basisdaten-Tabelle 1 abgeleitet wird, zu einem solchen Inhalt verändert, dass es eine geeignete Ist-Kondenstorlüftermotor steuerspannung Vp ergibt, was weniger Änderungsdurchläufe der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vf vom Start an er fordert. Das heißt, der Hauptregler 9 wird schneller in der Lage sein, den Gesamtleistungsverbrauch in Reaktion auf ver schiedene Bedingungen zu minimieren.

Claims

1. Klimaanlage (200) für ein Fahrzeug, die folgendes aufweist:
einen Kühlkreislauf (8), der einen variablen Verdrängungskompressor (5), einen Kondensator (3), vor dem ein Kondensatorlüftermotor (12) angeordnet ist, ein Ausdehnungsventil (7) und einen Verdampfer (2), der in einer Luftführung (1) angeordnet ist, besitzt;
einen Hauptregler (9), in den ein Umgebungstemperatursensorsignal (Tout) und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensorsignal (Sp) eingegeben werden, und der eine Gesamtleistungsverbrauchs- Berechnungsvorrichtung und eine Berechnungsvorrichtung für die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hauptregler während des Betriebs der Klimaanlage (200) eine Regressionsfunktion (f (Tout, Sp)) zur Berechnung der Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vp) von Initialbasisdaten (Tabelle 1) ableitet, die eine Korrelation zwischen der Ist- Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf) und der Umgebungstemperatur (Tout) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Sp) beschreibt und in Reaktion auf die momentanen Werte der Umgebungstemperatur (Tout) und der Fahrzeuggeschwindig keit (Sp) einen Modifikationswert aus diesem neu berechne ten Wert der Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vp) und dem zuletzt berechneten Wert (Vp') berechnet, den Modi fikationswert zu einer Ist-Kondensatorlüftermotorsteuer spannung addiert (Vf = Vf + ΔVa, Vf = Vf' + ΔVb, wobei ΔVa = (Vp - Vp')/2 und ΔVb = ΔVa/2), wobei das Vorzeichen und die Größe des Modifikationswertes geändert werden (ΔVb = - ΔVb/2), den Gesamtleistungsverbrauch (W) jedes Mal berech net, wenn die Addition durchgeführt wird (Vf = Vf + ΔVb), durch die Try-and-Error-Methode die Ist-Kondensatorlüfter motorsteuerspannung (Vf) sucht, die den minimalen Gesamt leistungsverbrauch erzeugt, die Prozedur zu Ende bringt, wenn eine Schwankung der berechneten Gesamtleistungsver bräuche innerhalb einer vorbestimmten Breite (C) liegen und den endgültigen Wert der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuer spannung (Vf*), die Umgebungstemperatur (T*) und die Fahr zeuggeschwindigkeit (S*) in den Basisdaten (Tabelle 1) Zeile für Zeile jedes Mal dann überschreibt, wenn die ge samte Suchprozedur wiederholt wird, um die Basisdaten zu erneuern (Tabelle 1).

2. Klimaanlage gemäß Anspruch 1, desweiteren dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregler (9) dazu angepaßt ist, die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf), die den minimalen Gesamtleistungsverbrauch (W) erzeugt, durch die folgenden Prozeduren zu ermitteln:

1. Messen der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwin digkeit (T*, S*),
2. Festlegen einer willkürlichen Anfangskondensatorlüfter motorsteuerspannung (Vf = Vf0),
3. Berechnen der Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vp) durch Substituieren von T* und S* in einer Regres sionsfunktion (f (Tout, Sp)), die von den Basisdaten (Tabelle 1) abgeleitet wird,
4. Berechnen eines Modifikationswertes ΔVa aus einer Diffe renz zwischen einem laufend berechneten Vp und dem zu letzt berechneten Vp' (ΔVa = (Vp - Vp')/2),
5. Berechnen eines Modifikationswertes ΔVb aus ΔVa (ΔVb = ΔVa/2),
6. Ändern der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung durch Addieren des Modifikationswertes (Vf = Vf' + ΔVa oder Vf = Vf' + ΔVb),
7. Berechnen des Gesamtleistungsverbrauchs jedes Mal dann, wenn eine Änderung durchgeführt wird (W),
8. Zurückkehren zu 6), wenn der Gesamtleistungsverbrauch nach der Änderung der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuer spannung weniger als derjenige vor der Änderung wird,
9. Zurückkehren zu 6), nachdem das Vorzeichen des Modifika tionswertes umgekehrt und die Größe des Modifikations wertes reduziert wurde (ΔVb = - ΔVb/2 oder ΔVb = - ΔVb/3), wenn der Gesamtleistungsverbrauch nach der Ände rung der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung größer als derjenige vor der Änderung wird,
10. Beenden der Suchprozedur und Überschreiben der endgülti gen Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf*) und der Umgebungstemperatur (T*) und der Fahrzeuggeschwin digkeit (S*) auf einer Zeile der Basisdaten (Tabelle 1),
11. Ableiten einer neuen Regressionsfunktion (neue Regressi onskonstanten a, b und K), die zur Berechnung des näch sten Vp aus 3) verwendet wird,
12. Zurückkehren zu 1).

3. Klimaanlage gemäß Anspruch 1, des weiteren dadurch gekenn zeichnet, dass der Hauptregler (9) dazu angepasst ist, den Gesamtleistungsverbrauch (W) aus einer Summe des Leistungs verbrauchs des Kompressors (Wcomp) und des Verbrauchs der elektrischen Vorrichtung (Welc) der Klimaanlage zu berech nen, wobei der Kompressorleistungsverbrauch (Wcomp) berech net wird aus der Verdampferauslasslufttemperatur (Teout), der Umgebungstemperatur (Tout), der Raumtemperatur (Tin), der Winkelposition des Einlaßschiebers (INT), der Lüf terspannung (BLV), dem Kompressorkapazitätssteuersignal (Ic) und dem Kühlmitteldruck (Pd), und wobei der elektri sche Leistungsverbrauch (Welc) aus der Lüfterspannung (BLV), der Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf), der Batteriespannung (Vb) und der elektrischen Heizungsspannung (Vh) berechnet wird.

4. Verfahren zur Klimatisierung mittels einer Klimaanlage ge mäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptreg ler (9) die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf), die den minimalen Gesamtleistungsverbrauch (W) erzeugt, durch die folgenden Prozeduren ermittelt:

1. Messen der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwin digkeit (T*, S*),
2. Festlegen einer willkürlichen Anfangskondensatorlüfter motorsteuerspannung (Vf = Vf0),
3. Berechnen der Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vp) durch Substituieren von T* und S* in einer Regres sionsfunktion (f (Tout, Sp)), die von den Basisdaten (Tabelle 1) abgeleitet wird,
4. Berechnen eines Modifikationswertes ΔVa aus einer Diffe renz zwischen einem laufend berechneten Vp und dem zu letzt berechneten Vp' (ΔVa = (Vp - Vp')/2),
5. Berechnen eines Modifikationswertes ΔVb aus ΔVa (ΔVb = ΔVa/2),
6. Ändern der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung durch Addieren des Modifikationswertes (Vf = Vf' + ΔVa oder Vf = Vf' + AVb),
7. Berechnen des Gesamtleistungsverbrauchs jedes Mal dann, wenn eine Änderung durchgeführt wird (W),
8. Zurückkehren zu 6), wenn der Gesamtleistungsverbrauch nach der Änderung der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuer spannung weniger als derjenige vor der Änderung wird,
9. Zurückkehren zu 6), nachdem das Vorzeichen des Modifika tionswertes umgekehrt und die Größe des Modifikations wertes reduziert wurde (ΔVb = - ΔVb/2 oder ΔVb = - ΔVb/3), wenn der Gesamtleistungsverbrauch nach der Ände rung der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung größer als derjenige vor der Änderung wird,
10. Beenden der Suchprozedur und Überschreiben der endgülti gen Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung (Vf*) und der Umgebungstemperatur (T*) und der Fahrzeuggeschwin digkeit (S*) auf einer Zeile der Basisdaten (Tabelle 1),
11. Ableiten einer neuen Regressionsfunktion (neue Regressi onskonstanten a, b und K), die zur Berechnung des näch sten Vp aus 3) verwendet wird,
12. Zurückkehren zu 1).