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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Fahrzeugklimaanlage, 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.
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Eine typische herkömmliche
bekannte Klimaanlage 100 für Fahrzeuge ist in 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 einen Verdampfer 102 auf.
Der Kompressor 105 wird von dem Fahrzeugmotor 104 angetrieben.
Das Umschalten der Übertragung
der Antriebskraft von dem Motor 104 auf den Kompressor 105 wird
durch ein Kupplungssteuersignal CLT gesteuert. Der Kondensatorlüftermotor 109 kühlt die
Wärme,
die sich von dem Kondensator 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 Kondensatorlüftermotor 109 und
die Kupplung des Kompressors 105. In den Regler 110 werden
ein Signal Sp von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 113 und
ein Signal Tw von einem Motorkühlwassertemperatursensor 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 Motorkühlwassertemperatursignal
Tw und diesem Kupplungssteuersignal CLT auch ein Kondensatorlüftermotorsteuersignal
F an die Kondensatormotor-EIN/AUS-Steuervorrichtung 112 ab.
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2 ist
ein Schaltbild der Steuerung des Kondensatorlüftermotors 109. In
dieser herkömmlichen
Klimaanlage wird, wie der Name andeutet, die Kondensatorlüftermotor-EIN/AUS-Steuervorrichtung 112 den
Kondensatorlüftermotor 109 entweder
nur ein- oder ausschalten. Das heißt, der Kondensatorlüftermotor 109 befindet
sich entweder in einem vollständigen
Stoppzustand oder in einem vollen Drehzustand. Mit anderen Worten,
die Kondensatormotor-EIN/AUS-Steuervorrichtung 112 steuert
den Kondensatorlüftermotor 109 nicht
mit irgendeiner Zwischenspannung, das heißt mit einer dazwischen liegenden
Drehfrequenz. Üblicherweise
wird das Ein-/Ausschalten des Kondensatorlüftermotors 109 synchron
mit dem Kupplungssteuersignal CLT durchgeführt. Unter erneuter Bezugnahme
auf 1 ist dann, wenn
das Kupplungssteuersignal CLT EIN ist, das Kondensatorlüftermotorsignal
F EIN, wodurch der Kondensatorlüftermotor 109 mit
voller Drehzahl dreht. Dies ist vernünftig, da dann, wenn das Kupplungssteuersignal
CLT EIN ist, der Kompressor 105 angetrieben wird und der
Kühlkreislauf 107 zirkuliert.
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 Kondensatorlüftermotorsignal
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.
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Der maximale Gesamtleistungsverbrauch
dieser herkömmlichen
Klimaanlage 100 für
Fahrzeuge beträgt
ungefähr
2 kw, während
der Leistungsverbrauch des Kondensatorlüftermotors 109 ungefähr 100 W
beträgt.
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Die Klimaanlage, deren Kondensatorlüftermotor
durch die oben erläuterte
Steuerung gesteuert wird, hat jedoch mehrere Mängel.
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Zunächst berücksichtigt diese herkömmliche
Klimaanlage 100 nicht die Umgebungslufttemperatur, wenn
der Kondensatorlüftermotor 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 Berücksichtigung
der Umgebungstemperatur. Als ein Ergebnis braucht die herkömmliche
Klimaanlage in einem solchen Zustand unnötig verschwenderisch Leistung
für den
Kondensatorlüftermotor 109.
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Zweitens kann die herkömmliche
Klimaanlage 100 den Kondensatorlüftermotor 109 nicht
mit einer zwischenliegenden Drehfrequenz drehen. wenn die Umgebungstemperatur
beispielsweise vergleichsweise niedrig ist und das Fahrzeug mit
einer ziemlich niedrigen Geschwindigkeit fährt, kann der Kondensatorlüftermotor 109 den
Kondensator 103 abkühlen,
sogar wenn er sich mit einer mäßigen Drehfrequenz
und nicht mit einer vollen 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 Fahrzeuggeschwindigkeit.
Als ein Ergebnis verbraucht die herkömmliche Klimaanlage in einem
solchen Zustand unnötiger
Weise verschwenderisch Leistung für den Kondensatorlüftermotor 109.
Darüber
hinaus besteht die Möglichkeit,
den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage zu minimieren,
wenn die Kondensatorlüftermotordrehzahl
in geeigneter Weise gesteuert und kontinuierlich variiert wird. Bislang
hat die herkömmliche
Klimaanlage diese Möglichkeit
nicht berücksichtigt.
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Drittens wird die Kühlfunktion
des Kühlkreislaufs 107 oft
instabil, da die herkömmliche
Klimaanlage 100 den Kondensatorlüftermotor 109 nur
in einer EIN/AUS-Art steuert. Dies bewirkt eine Temperaturschwankung
der Luft, die von der Luftführung 101 eingeblasen
wird. In der Tat erreicht die Veränderung der Temperaturschwankung
der Luft mehrere Grad und die Schwingungsperiode beträgt ungefähr mehrere
Sekunden. Diese Temperaturschwankung ist von den Fahrzeuginsassen
wahrnehmbar, so dass sie bei den Fahrzeuginsassen Unbehagen hervorruft.
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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 Kondensatorlüftermotors seine Zuverlässigkeit
und seine Lebensdauer.
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Aus der
DE 197 13 197 A1 ist ein
Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug sowie
eine Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf
bekannt. Diese Klimaanlage enthält
einen Kältemittelkreislauf,
der einen Verdampfer, einen Kompressor sowie einen Kondensator und
eine Expansionsvorrichtung umfasst. Dem Kondensator ist ein Gebläse zugeordnet.
Ferner ist eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die die Klimaanlage
elektronisch steuert, in Abhängigkeit
von Eingangssignalen, bei der mindestens zwei Zustandsgrößen des
Kältemittelskreislaufs
erfasst werden. Auf der Grundlage der erfassten Werte wird ein aktuelles
Fördervolumen
des Kompressors ermittelt und dieses mit einem vorgegebenen Wert
für das
maximale Fördervolumen
verglichen, woraus eine Abriegelfunktion des Kompressors bestimmt
wird.
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Ferner ist aus der
DE 197 43 828 A1 ein Verfahren
zum Betrieb einer Klimaanlage mit Kompressor und Kondensatorgebläse bekannt.
Das Gebläse
für den
Kondensator kann variabel eingestellt werden. Die Gebläseregelungsbetriebsart
für eine
jeweils momentane Betriebssituation wird durch die Summe von differentiellen Änderungen
einer für
die Kompressorantriebsleistung repräsentativen Größe und einer
für die
Luftgebläseleistung
repräsentativen
Größe in Abhängigkeit
vom Luftmassenstrom am Kondensator bei gegebener Kühlleistung
ermittelt. Dadurch soll der Energieverbrauch verringert werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Zeit bereit zu stellen, während
der der Kondensatorlüftermotor
angetrieben wird, um mit einer Zwischendrehzahl zu drehen. Des weiteren
ist es auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, dass eine Fahrzeugklimaanlage
bereitgestellt wird, die die Zwischendrehzahl 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 Betriebs der Klimaanlage erneuert.
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Diese Aufgabe wird mit einer Klimaanlage
gemäß Anspruch
1 und mit einem Verfahren zur Klimatisierung gemäß Anspruch 4 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Merkmale sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Klimaanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung berechnet eine Soll-Kondensatorlüftermotorspannung (das heißt eine
Drehzahl) unter anfänglicher
Verwendung einer Anfangsregressionsfunktion der Umgebungstemperatur
und der Fahrzeugge
schwindigkeit und anschließend berechnet sie einen Abwandlungswert wie
der Differenz zwischen diesem Wert und seinem letzten Wert. Die
Klimaanlage ändert
die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
durch Hinzufügen
des Abwandlungswertes zu der letzten endgültigen Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung.
Die Anfangsbasisdaten, von denen die Regressionsfunktion abgeleitet
wird, können
willkürlich
sein. Die Klimaanlage sucht und versucht ausgehend von einer Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
(Drehzahl) eine neue Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung durch
Hinzufügen
des Abwandlungswertes an die laufende Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung,
um einen Zustand geringerer Gesamtverbrauchsleistung der gesamten
Klimaanlage herzustellen. Während
des Suchvorgangs nach der geeigneten Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
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 Suche nach der geeigneten
Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung,
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 Korrelationsdaten, die die endgültige Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung,
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 Fahrzeuggeschwindigkeit, 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-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung,
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.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
dieser Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von
bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlich.
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1 ist
eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer herkömmlichen
Fahrzeugklimaanlage zeigt.
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2 ist
ein Steuerablaufdiagramm der Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
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3 ist
eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer Fahrzeugklimaanlage
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
ein Graph, der den Weg der Suche nach der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die 5 und 6 sind Ablaufdiagramme eines
konkreten Beispiels zum Darstellen eines Suchweges nach der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung.
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7 ist
ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine, die in den 5 und 6 verwendet
wird.
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8 ist
ein schematisches Diagramm, das die Berechnungsformeln des gesamten
Leistungsverbrauchs der gesamten Klimaanlage zeigt.
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In 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
Klimaanlage 200 weist einen variablen Verdrängungskompressor 5,
einen Kondensator 3, einen Aufnehmer 6, ein Ausdehnungsventil 7 und
einen Verdampfer 2 auf. Der variable Verdrängungskompressor 5 wird
durch einen Motor 4 des Fahrzeugs angetrieben. Die Kapazität des variablen
Verdrängungskompressors 5 wird
durch das Kapazitätssteuersignal
Ic gesteuert. Der Kondensatorlüftermotor 12 kühlt die
Wärme,
die von dem Kondensator 3 ausgeht, durch Drehen des Kondensatorlüfters 11 ab. Üblicherweise
ist ein Kühler 20,
in dem ein Motorkühlwasser
zirkuliert, 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 hindurchströmende
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 Signal Tout von einem Umgebungstemperatursensor 15 und
ein Signal Tw von einem Motorkühlwassertemperatursensor 16 eingegeben.
Auf der Basis verschiedener Parameter, einschließlich der obigen drei Signale,
erteilt der Hauptregler 9 ein Kapazitätssteuersignal Ic an den variablen
Verdrängungskompressor 5,
und ein Kondensatorlüftermotorsteuersignal
Vf an die Spannungssteuervorrichtung 13 für den Kondensatorlüftermotor 12.
Der Hauptregler 9 bestimmt das Kondensatorlüftermotorsteuersignal
of unter Bezugnahme auf das Kapazitätssteuersignal Ic, das durch
den Hauptregler 9 selbst berechnet wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit
Sp und die Motorkühlwassertemperatur
Tw.
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Stromaufwärts von dem Verdampfer 2 ist
ein Gebläselüfter 25 und
sein Antriebsmotor 26 vorgesehen. Der Motor 26 wird
durch den Gebläsespannungsregler 27 geregelt.
Der Gebläsespannungsregler 27 wird
wiederum durch ein Signal BLV geregelt, das von dem Hauptregler 9 ausgegeben
wird. Oberhalb des Gebläselüfters 25 sind
ein Außenlufteinlass 21 und
ein Innenlufteinlass 22 vorgesehen. Die Winkelposition
des Schiebers 23 bestimmt 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 Einlaßschieberstellglied 24 gesteuert. Das
Einlaßschieberstellglied 24 wird
wiederum durch ein Signal INT geregelt, das von dem Hauptregler 9 ausgegeben
wird.
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Auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 2 ist
ein Verdampferauslasslufttemperatursensor 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, stromabwärts von dem
Verdampfer 2 angeordnet. Stromabwärts von dem Heizkern 28 ist
ein Luftmischschieber 29 vorgesehen. Die Winkelposition
des Luftmischschiebers 29 regelt das Verhältnis der
Menge der gekühlten
Luft, die durch den Verdampfer 2 geströmt ist, zu der wiedererwärmten Luft,
die durch den Heizkern 28 geströmt ist. Die Winkelposition
des Luftmischschiebers 29 wird durch ein Luftmischschieberstellglied 30 geregelt,
das wiederum durch den Hauptregler 9 geregelt wird. Stromabwärts von
dem Luftmischschieber 29 sind Auslassöffnungen 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 Auslassöffnungen.
Insbesondere hinsichtlich der Auslassöffnung 33 ist eine
elektrische Heizung 37 für ein hilfsweises Erwärmen vorgesehen.
Die elektrische Heizung 37 wird durch einen elektrischen
Heizung-Spannungsregler 38 geregelt, der wiederum durch den
Hauptregler 9 geregelt wird. In dem Fahrzeuginnenraum befindet
sich ein Raumtemperatursensor 17 an einer geeigneten Position.
Ein Signal Tin von dem Raumtemperatursensor 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.
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Der Hauptregler 9 speichert
die Anfangsbasisdaten/Initialbasisdaten der Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung,
der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die ungefähr 30 bis
40 Zeilen enthalten, wie nachstehend gezeigt ist.
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All die Anfangswerte von V1 bis V30
können
so festgelegt werden, dass sie eine Batteriespannung VB sind. Alle
Anfangswerte von Ti's
und Si's können willkürlich sein.
Der Hauptregler 9 hat eine Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannungs-Berechnungsvorrichtung,
die eine Regressionsfunktion aufweist, die von den obigen Daten
abgeleitet wird. Vp
= f(Tout,Sp) = a Tout + bSp + K (Gleichung
1)
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Dabei sind a, b und K Regressionskoeffizienten
und eine Regressionskonstante. Die Funktionsform der Regressionsfunktion
für die
Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vp kann anders als die lineare Form sein.
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Unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 wird ein Weg der Suche nach der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf, die den Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage 200 minimiert,
beschrieben.
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Der Hauptregler 9 berechnet
für einen
Zustand einer Umgebungstemperatur T* und einer Fahrzeuggeschwindigkeit
S* eine Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vp durch Substituieren dieser T* und S* in die Gleichung (1). Vp = f(Tout,Sp)
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(Der Schritt S 103 in 7).
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Ferner wird Vp' als der letzte Wert in dem Hauptregler 9 gehalten,
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 Umgebungstemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wurden
und dementsprechend die neu berechnete Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
auch auf Vp geändert
wurde. Die Differenz ΔVp, ΔVp
= Vp – Vp'(der Schritt
S 105 in 7),
und
dessen Hälfte ΔVa werden
als "Modifikationswerte" in dieser Beschreibung
bezeichnet. ΔVa
= ΔVp/2
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(Der Schritt S2 in 5).
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Anfänglich wird angenommen, dass
der Hauptregler 9 den Kondensatorlüftermotor 12 mit einer
tatsächlichen
Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf0 eines willkürlichen
wertes betreibt. Anschließend ändert der
Hauptregler 9 die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vf
durch Addieren des Abwandlungswertes Vf = Vf' + ΔVa(der
Schritt S6 in 5).
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In 4 ist
der Änderungsalgorithmus
der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
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-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf und dem Gesamtleistungsverbrauch W zeigt, hat ein Minimum Q.
Zunächst
wird angenommen, dass der Kondensatorlüftermotor durch eine willkürliche Anfangsspannung
Vf0 (der Punkt P0) angetrieben wird. Ausgehend von diesem Punkt
wird die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf jedes Mal durch Addieren des Modifikationswertes ΔVa geändert. Jedes
Mal, wenn die Änderung
durchgeführt
wird, berechnet der Hauptregler 9 den Gesamtleistungsverbrauch
der gesamten Klimaanlage unter Verwendung einer vorbestimmten Formel
und vergleicht den Ergebniswert mit dem Wert vor der Änderung
(der Schritt F11 in 5).
Die Änderung
der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
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 5).
Somit bewegt sich der Punkt, der den Steuerzustand darstellt, von
P0 zu P1 zu P2 und zu P3. Beim Punkt P3 wird der Gesamtleistungsverbrauch
nach der Änderung größer als
derjenige vor der Änderung
(W2 < W3). Wenn
dieser Zustand erfüllt
ist, invertiert der Hauptregler 9 das Vorzeichen des Modifikationswertes
und reduziert die Größe des Modifikationswertes.
Beispielsweise ΔVb = –ΔVa/2oder ΔVb = –ΔVa/3(die
Schritte B2 und S12 in 6).
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Anschließend wird die Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf jedes Mal durch Hinzufügen
des reduzierten Modifikationswertes ΔVb geändert. Vf
= Vf' + ΔVb
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(Der Schritt S13 in 6).
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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 6).
Die Änderung
der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf wird unter Verwendung des gleichen Modifikationswertes wiederholt,
bis der berechnete Gesamtleistungsverbrauch größer als der wert vor der Änderung
wird (der Weg R5 in 6 und
der Schritt S13 in 6).
Unter Bezugnahme auf 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 Änderung 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/soder ΔVb = –ΔVb/3(der
Schritt S12 in 6).
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Unter Bezugnahme auf 4 kann der Hauptregler 9 auf
diesem Weg den Steuerpunkt Pn unbegrenzt an das Minimum Q annähern, 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)
|Wn– Wn–1| ≦ C (Gleichung 3)(der
Schritt S19 in 6).
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Wenn die Größe der Anfangsdifferenz ΔVp größer als
eine vorbestimmte Konstante A ist, das heißt, A < |ΔVp|(der
Schritt S10 in 5 und
der Schritt S17 in 6),
dann reduziert der Hauptregler 9 die Größe von ΔVa und startet die Prozedur
der Suche nach der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung Vf,
die den minimalen Gesamtleistungsverbrauch erzeugt, erneut (der
Weg R1, R2 in 5).
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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 Tabelle 1 dargestellt sind, gegen die
endgültige
Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf* und die vorliegenden werte der Umgebungstemperatur T* und der
Fahrzeuggeschwindigkeit S* ersetzen (der Schritt 20 in 6). Und anschließend werden unter
Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate neue Regressionskoeffizienten
a und b und eine neue Regressionskonstante K erhalten (der Schritt
S 21, 22 in 6). Im nächsten 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.
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Schließlich kann der Hauptregler
eine solche Regressionsfunktion erzielen, die die geeignete Soll-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vp zur Verfügung
stellt, wobei er die minimale Anzahl an Suchversuchen nach der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
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-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vp ergibt, erlernen, was weniger Änderungsvorgänge der
Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf erfordert, um den Zustand des minimalen Gesamtleistungsverbrauchs
zu erreichen, nach einem Try-and-error-Prinzip erlernen.
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In 8 sind
die Formeln zur Berechnung des Gesamtleistungsverbrauchs der gesamten
Klimaanlage 200 schematisch dargestellt. Auf der linken
Seite von 8 sind verschiedene
Parameter aufgelistet, die direkt und indirekt zum Gesamtleistungsverbrauch
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)Tinangegeben
wird, wobei das Mischungsverhältnis α durch eine
geeignete Funktion f des Schieberstellgliedsteuersignals INT berechnet
wird. α =
f(INT)
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Die Verdampferauslasslufttemperatur
Teout, die Umgebungstemperatur Tout, die Raumtemperatur Tin, der
Ansaugschieberzustand INT, die Gebläsespannung BLV, das Kapazitätssteuersignal
Ic und der Druck Pd tragen zum mechanischen Leistungsverbrauch Wcomp
des variablen Verdrängungskompressors
bei. Die Gebläsespannung
BLV, die Kondensatorlüftermotorspannung
Vf, die Batteriespannung Vb und die elektrische Heizungsspannung
Vh tragen zum elektrischen Leistungsverbrauch Welc der elektrischen
Vorrichtungen bei. Der tatsächliche
elektrische Leistungsverbrauch wird durch Welc multipliziert mit
einem Wechselstrom/Reglerwirkungsgrad η angegeben.
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Der Gesamtleistungsverbrauch der
gesamten Klimaanlage W ist eine Summe aus Wcomp und η Welc.
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Auf diese Weise wird in der Fahrzeugklimaanlage
gemäß der vorliegenden
Erfindung für
verschiedene Zustände
der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit eine geeignete
Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf ermittelt, die einen minimalen Leistungsverbrauch erzeugt. Auf
diese Weise kann der Gesamtleistungsverbrauch der gesamten Klimaanlage
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 Drehung
des Kondensatorlüftermotors
reduziert wird, wird das Geräusch,
das durch den Kondensatorlüftermotor
erzeugt wird, auch reduziert werden können. Aus dem selben Grund
kann die Lebensdauer des Kondensatorlüftermotors verlängert werden.
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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 (ΔVa, ΔVb) 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 Regressionsfunktion
(f(Tout,Sp)), die von der Basisdaten-Tabelle 1 abgeleitet
wird, zu einem solchen Inhalt verändert, dass es eine geeignete
Ist-Kondenstorlüftermotorsteuerspannung
Vp ergibt, was weniger Änderungsdurchläufe der Ist-Kondensatorlüftermotorsteuerspannung
Vf vom Start an erfordert. Das heißt, der Hauptregler 9 wird
schneller in der Lage sein, den Gesamtleistungsverbrauch in Reaktion
auf verschiedene Bedingungen zu minimieren.
