DE102004058742A1

DE102004058742A1 - Fahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE102004058742A1
Application number: DE102004058742A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Yonekura; Junya Washiashi
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2005-07-07
Also published as: GB0426637D0; US7269963B2; JP2005186919A; GB2409264A; US20050121185A1; GB2409264B

Abstract

Parameter werden gemäß einem Laufzustand eines Fahrzeugs und einem Umgebungszustand auf der Basis eines Wischerbetätigungssignals des Fahrzeugs (12) festgelegt (Schritte S3a bis 3c). Die Parameter werden dazu verwendet, eine Stabilitäts-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna eines Fensterglases zu berechnen (Schritt S3d). Die Stabilitäts-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna und eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn1, welche bei vorherigem Abtasten berechnet wurden, werden dazu verwendet, eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn in einem Übergangszustand unter Abwägung der Ansprechverzögerungszeit Ð der Temperaturänderung zu berechnen (Schritte S3e bis S3j). Eine Steuerungstemperatur, bei der kein Ð auf dem Fensterglas gebildet wird, wird gemäß der erhaltenen Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn bestimmt, um eine Klimatisierungssteuerung auszuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Klimaanlage, welche in einer Fahrzeug-Passagierkabine eine Klimatisierung durchführt, so dass ein Fensterglas des Fahrzeugs nicht beschlägt, wobei eine Heizeinrichtung und eine Kühleinrichtung gesteuert werden.

Eine Fahrzeug-Klimaanlage stellt die Temperatur und die Feuchtigkeit in der Passagierkabine des Fahrzeugs durch einen Verdampfer ein, der die Luft kühlt und eine Entfeuchtung durchführt, wobei die Verdampfungswärme des Kühlmediums zusammen mit einem Heizer genutzt werden, der die Luft erwärmt, indem die Wärme des Motorkühlwassers oder dgl. genutzt werden.

Wenn die Temperatur niedrig ist und der Verdampfer so gesteuert wird, dass die Kühlleistung des Verdampfers abgesenkt wird, wird die Entfeuchtungsleistung ebenfalls reduziert. Wenn daher beispielsweise die Temperatur niedrig ist und die Feuchtigkeit hoch ist, kann Wasserdampf in der Fahrzeugpassagierkabine zu einer Taubildung auf dem Fensterglas führen.

Um diese Schwierigkeit zu lösen, wird die Fahrzeug-Klimaanlage so gesteuert, dass die absolute Feuchtigkeit des Fahrzeugsinnenraums niedriger ist als die absolute Feuchtigkeit des Taupunkts des Fensterglases. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases korrekt bestimmt wird und dass die absolute Feuchtigkeit des Taupunkts des Fensterglases aus der Temperatur berechnet wird.

Für die Fahrzeuginnentraum-Flächentemperatur des Fensterglases kann die Temperatur beispielsweise hochgenau dadurch gemessen werden, dass ein Temperatursensor unmittelbar am Fensterglas angebracht wird. Es ist jedoch notwendig, einen ausschließlich dafür ausgerüsteten Temperatursensor sowie eine Verarbeitungsschaltung und Kabelverdrahtung zum Verarbeiten eines Signals vom Temperatursensor vorzusehen. Daher kann das System teuer sein.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen wurde durch das Japanische Patent mit der Nummer 32 98 151 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases unter Verwendung von Messwerten bewertet wird, welche durch einen Außenluft-Temperatursensor, einen Fahrzeuginnenraum-Temperatursensor und einen Solarstrahl-Mengensensor erhalten werden, die wesentliche Strukturelemente sind, die Fahrzeug-Klimaanlage zu steuern. Bei diesem Verfahren ist es nicht notwendig, irgendeinen ausschließlich dafür ausgerüsteten Temperatursensor bereitzustellen, um die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases zu ermitteln. Außerdem ist es nicht notwendig, die Verarbeitungsschaltung und die Kabelverdrahtung bereitzustellen. Daher ist es nicht notwendig, die Hardware zu verändern. Dieses System ist extrem vorteilhaft hinsichtlich der Herstellungskosten.

Im Fall des oben beschriebenen Verfahrens ist beispielsweise, wenn Umgebungszustände, beispielsweise die Außenlufttemperatur und die Sonnenbestrahlungsmenge sich nicht plötzlich ändern, die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases stabil. Daher kann die Temperatur hochgenau dadurch geschätzt bzw. bewertet werden, dass der Außenluft-Temperatursensor, der Fahrzeuginnenraum-Temperatursensor und der Sonnenstrahl-Mengensensor verwendet werden.

Wenn sich jedoch die Umgebungsbedingungen plötzlich ändern, ändern sich die gemessenen Werte, die durch die jeweiligen Sensoren erhalten werden, die der Änderung der Umgebung folgen. Dann wird die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur schnell aus dem gemessenen Werten berechnet. Es wird jedoch eine bestimmte Zeitdauer benötigt, bis die tatsächliche Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases eine stabile Temperatur erreicht, und zwar aufgrund des Einflusses der thermischen Kapazität des Fensterglases oder dgl.. Daher weicht der geschätzte Wert beträchtlich gegenüber der tatsächlichen Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur ab. Außerdem ändert sich die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Flächenglases nicht sofort nach der Änderung der Fahrzeugaußen-Flächentemperatur. Die Temperatur ändert sich nach dem Ablauf der Ansprechverzögerungszeit in Abhängigkeit von der Dicke des Fensterglases und des Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit des Glases. Daher ist es in diesem Fall gemäß dem Verfahren, welches in dem japanischen Patent mit der Nummer 32 98 151 offenbart ist, unmöglich, die absolute Feuchtigkeit des Fahrzeuginnenraums genau zu steuern, und das Fensterglas kann beschlagen.

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeug-Klimaanlage vorzusehen, die es ermöglicht, eine genaue Klimatisierungssteuerung bereitzustellen, ohne einen Tau auf dem Fensterglas zu bilden.

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeug-Klimaanlage vorzusehen, die eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Flächenglases genau schätzt bzw. bewertet, wobei die Änderung der Ablaufzustände und der Umgebungszu stände in betracht gezogen werden und wobei es ermöglicht wird, eine genaue Klimatisierungssteuerung durchzuführen, ohne irgendwelchen Tau auf dem Fensterglas zu bilden, wobei ein extrem einfaches und bequemes System verwendet wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeug-Klimaanlage bereitzustellen, die es ermöglicht, eine Klimatisierungssteuerung durchzuführen, während die Übergangsänderung der Fensterglastemperatur in betracht gezogen wird.

Gemäß einer Fahrzeug-Klimatisierungsanlage nach der vorliegenden Erfindung beginnt, wenn die Fahrzeugaunenraum-Oberflächentemperatur des Fensterglases sich in Abhängigkeit von den Laufzuständen und den Umgebungszuständen des Fahrzeugs ändert, die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases damit, sich zu ändern, während diese um eine Zeitdauer entsprechend der Dicke des Fensterglases und dem Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit des Glases verzögert wird, und die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases ändert sich in einer transienten Weise. Wenn man die Änderungen in betracht zieht, wird die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur hochgenau bewertet. Die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur wird dazu verwendet, die Klimatisierungssteuerung ohne irgendeine Kondensation oder Tau auf dem Fensterglas durchzuführen.

Wenn die Ablaufszeit von der Berechnungsstartzeit der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur kürzer ist als die Antwortverzögerungszeit, bis sich die Fahrzeugsinnenraum-Flächentemperatur zu ändern beginnt, wird angenommen, dass die Fahrzeuginnenflächentemperatur eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur in einem stabilen Zustand im Startzeitpunkt der Berechnung ist.

Bei der Fahrzeug-Klimaanlage nach der vorliegenden Erfindung wird die Klimatisierungssteuerung durchgeführt, während die Ansprechverzögerung der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases und die Übergangsänderung in betracht gezogen werden. Folglich ist es möglich, ein extrem einfaches und bequemes System zur Klimatisierungssteuerung ohne irgendwelche Kondensation oder Tau auf dem Fensterglas zu realisieren.

Außerdem ist es möglich, die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases auf der Basis der Laufzustände und der Umgebungszustände des Fahrzeugs hochgenau zu bewerten. Daher ist es möglich, eine geeignete Klimatisierungssteuerung, bei der kein Tau auf dem Fensterglas gebildet wird, gemäß der bewerteten Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur durchzuführen.

Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen herangezogen wird, bei der bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft gezeigt sind.
1 zeigt ein Fahrzeug, welches eine Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 zeigt eine Anordnung der Fahrzeug-Klimaanlage gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Verarbeitungsflussdiagramm für die Fahrzeug-Klimaanlage gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Berechnungsflussdiagramm für die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases in bezug auf das Flussdiagramm, welches in 3 gezeigt ist;
5 zeigt die Beziehung zwischen der Außenlufttemperatur des Fahrzeugs und der bewerteten Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases;
6 ist ein Berechnungsflussdiagramm für die Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit in Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm;
7 ist ein psychrometrisches Flussdiagramm; und
8 ist ein Berechnungsflussdiagramm für die Steuerungstemperatur in Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm.
1 zeigt ein Fahrzeug 12, welches eine Fahrzeug-Klimaanlage 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie in 2 gezeigt ist, weist die Fahrzeug-Klimaanlage 10 eine Klima-ECU (elektronische Steuerungseinheit) 14 und eine Klimatisierungseinheit 16 auf, welche die Temperatur, die Feuchtigkeit und die Luftmenge auf der Basis der Steuerung der Klima-ECU 14 einstellt. Kühlwasser wird von einem Motor 18 zur Klimatisierungseinheit 16 geliefert.
Die Klima-ECU 14 ist mit einer Betriebsanzeigeeinheit 20 verbunden, auf welcher ein Passagier im Fahrzeug 12 arbeitet, beispielsweise die Temperatur oder die Menge der Luft und die Umschaltmodi einstellt. Die Betriebsanzeigeeinheit 20 zeigt außerdem die eingestellte Temperatur, die eingestellte Luftmenge und den Einstellungsmodus usw. an.
Außerdem ist die Klima-ECU 14 mit einem Außenluft-Temperatursensor 22 verbunden, der die Außenlufttemperatur des Fahrzeugs 12 ermittelt, einem Sonnenstrahl-Mengensensor 24, der die Sonnenstrahlungsmenge ermittelt, einem Kühlwasser-Temperatursensor 26, welcher die Temperatur des Kühlwassers ermittelt, welches vom Motor 18 geliefert wird, einem Fahrzeuginnenraum-Temperatursensor 28, der die Innentemperatur des Fahrzeugs 12 ermittelt, einem Fahrzeuginnenraum-Feuchtigkeitssensor 30, der die Innenraumfeuchtigkeit des Fahrzeugs 12 ermittelt, und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 ermittelt.
Die Klima-ECU 14 ist außerdem mit einer externen/internen Luftschalt-Drehklappen-Ansteuerungseinheit 32, einer Ventilator-Ansteuerungseinheit 34, einer Luftmischklappen-Ansteuerungseinheit 36 und einer Modus-Umschaltklappen-Ansteuerungseinheit 38 verbunden. Die Klimatisierungseinheit 16 besteht aus der externen/internen Luftumschaltklappen-Ansteuerungseinheit 32, der Ventilator-Ansteuerungseinheit 34, der Luftmischklappen-Ansteuerungseinheit 36 und der Modus-Umschaltklappen-Ansteuerungseinheit 38. Eine Wischer-Ansteuerungseinheit 39 ist mit der Klima-ECU 14 verbunden und steuert einen Wischer an, der auf dem Fensterglas vorgesehen ist. Ein Wischerbetätigungssignal wird von der Wischer-Ansteuerungseinheit 39 zugeführt.
Die Klimatisierungseinheit 16 ist mit einem Kanal 48 versehen, der einen externen/internen Lufteinlassanschluss 40 aufweist, um externe oder interne Luft einzuführen, sowie Auslässen 42, 44, 46. Die Auslässe 42, 44, 46 liefern die Luft zu vorher festgelegten Positionen in der Fahrzeugpassagierkabine. Die Temperatur, die Feuchtigkeit und die Menge der Luft werden eingestellt. Eine externe/interne Luftumschaltklappe 50, die durch die externe/interne Luftumschaltklappen-Ansteuerungseinheit 32 angesteuert wird und welche die externe Luft und die interne Luft umschaltet, ist an dem externen/internen Lufteinlassanschluss 40 angeordnet. Modusumschaltklappen 52, 54 sind an den Auslässen 42, 44 und 46 angeordnet und werden durch die Modusumschaltklappen-Ansteuerungseinheit 38 angesteuert, um die entsprechenden Auslässe 42, 44, 46 auf eine Defroster-Seite, auf eine Gesichtsseite und auf eine Fußseite in der Fahrzeugpassagierkabine zu richten.
Ein Ventilator 56, der in der Nähe des externen/internen Luftansauganschlusses 40 angeordnet ist und der durch die Ventilatoransteuereinheit 34 angesteuert wird, ist im Kanal 48 angeordnet. Ein Verdampfer 58, der die Luft kühlt und entfeuchtet, ist an einem inneren Zwischenbereich des Kanals und auf der stromabwärtigen Seite des Ventilators 56 in bezug auf die Luft, die durch diesen fließt, angeordnet. Ein Heizer 60 ist zwischen dem Verdampfer 58 und den Auslässen 42, 44 und 46 angeordnet. Der Heizer 60 heizt die Luft, die durch den Verdampfer 58 läuft, auf, wobei Kühlwasser, welches vom Motor 18 geliefert wird, verwendet wird. Bei dieser Anordnung ist eine Luftmischklappe 62, welche durch die Luftmischklappen-Ansteuereinheit 36 angesteuert wird, zwischen dem Verdampfer 58 und dem Heizer 60 angeordnet. Die Luftmischklappe 62 stellt die Menge der Luft ein, die durch den Verdampfer 58 zum Heizer 60 strömt.
Ein Verdampferauslass-Temperaturermittlungssensor 66, der die Verdampferauslasstemperatur der Luft ermittelt, ist am Auslass des Verdampfers 58 angeordnet. Der Verdampferauslass-Temperaturermittlungssensor 66 ist mit der Klima-ECU 14 verbunden.
Die Klimatisierungseinheit 16 ist mit einem Kompressor 68 ausgestattet, der durch die Drehkraft des Motors 18 angetrieben wird, um das Kühlmedium zu komprimieren, mit einem Kondensator 70, der das Kühlmedium kondensiert, welches durch den Kompressor 68 komprimiert wurde, mit einem Gas/Flüssigkeitsseparator 72, der das Kühlmedium, welches durch den Kondensator 70 kondensiert wurde, in eine flüssige Komponente und in eine gasförmige Komponente trennt, und mit einem Ausdehnungsventil 74, welches die gasförmige Komponente des Kühlmediums zum Verdampfer 58 nach dem Expandieren der gasförmigen Komponente des Kühlmediums liefert, welches durch den Gas/Flüssigkeitsseparator 72 getrennt wird. Das Kühlmedium, welches zum Verdampfer 58 geliefert wird, wird zum Kompressor 68 zirkulierend geliefert.
Die Fahrzeug-Klimaanlage 10 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich so aufgebaut wie oben beschrieben.
Die Fahrzeug-Klimaanlage 10 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die Klimasteuerung zu optimieren, bei der kein Tau insbesondere auf einem Fensterglas gebildet wird, indem die Temperatur und die Feuchtigkeit in der Fahrzeugpassagierkabine gesteuert wird, indem die Information von den jeweiligen Sensoren verwendet wird, welche zur Klima-ECU 14 geliefert wird. In diesem Fall ist es, um Kondensation oder Tau auf dem Fensterglas zu vermeiden, notwendig, dass die absolute Fahrzeuginnenraumfeuchtigkeit niedriger sein sollte als eine absolute Taupunktfeuchtigkeit der Fahrzeuginnenfläche des Fensterglases. Die absolute Taupunktfeuchtigkeit des Fensterglases wird durch die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases bestimmt.
Wenn die Temperatur des Fensterglases stabil ist, wird eine stabile Fahrzeuginnen raum-Flächentemperatur Tna des Fensterglases im Zeitpunkt tA wie folgt bewertet: Tna = [(Knλ + 2KnLKg)/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]Tr + [λKg/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]Tam + 1/A[(λ + LKg)/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]Qs (1)

Tr:: Fahrzeuginnenraumtemperatur im Zeitpunkt tA;
Tam:: Außenlufttemperatur im Zeitpunkt tA;
Qs:: Sonnenstrahl-Absorptionsmenge eines Fensterglases im Zeitpunkt tA;
L:: Dicke eines Fensterglases;
λ:: Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit eines Glases;
A:: Glasoberflächenbereich;
Kg:: Außenluftkoeffizient der thermischen Leitfähigkeit im Zeitpunkt tA;
Kn:: Fahrzeuginnenraum-Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit im Zeitpunkt tA.

Wenn man annimmt, dass die Werte der entsprechenden Parameter der Beziehungsgleichung (1), um die Temperatur des Fensterglases zu beeinträchtigen, ständig als Werte im Zeitpunkt tA stabilisiert sind, kann man erwarten, dass die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases bei der stabilen Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna stabil ist.
Dagegen hat das Fensterglas einen vorher festgelegten Koeffizienten an thermischer Leitfähigkeit des Glases und eine vorher festgelegte Dicke. Wenn daher die Außenlufttemperatur Tam und eine Sonnenstrahlmenge Ts (Außenumgebungszustände) geändert wer den, beginnt die Fahrzeuginnenflächen-Temperatur des Fensterglases damit, sich nach Ablauf eines vorher festgelegten Antwortverzögerungszeit τ von der Änderung der Außenumgebungszustände zu ändern und ändert sich dann instationär bzw. übergangsartig. In diesem Fall kann eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn des Fensterglases im Übergangszustand im Zeitpunkt tA ungefähr wie folgt bewertet werden, indem ein Anfangswert Tn1 der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn, die Ablaufzeit t vom Zustand des Anfangswerts Tn1 bis zum Zeitpunkt tA, die Antwortverzögerungszeit τ der Temperaturänderung der Fahrzeuginnenraumfläche des Fensterglases und die stabile Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna unter der Annahme verwendet werden, dass die jeweiligen Parameter der Beziehungsgleichung (1) fortlaufend als die Werte im Zeitpunkt tA stabilisiert werden. Tn' = Tna – (Tna – Tn1)exp(–αt/LAρC) (2) Tn ≈ Tnτ' (3)
(Tnτ': Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn', berechnet vor dem Zeitpunkt tA durch Antwortverzögerungszeit τ, ρ: Glasdichte, C: spezifische Glaswärme).
Der Wert α ist wie folgt definiert: α = (KnAλ + KgA(λ + 2KnL)/(λ + KgL) (4)
Wenn die Fahrzeuginnenraumtemperatur Tr (Fahrzeuginnenraum-Umgebungszustand) sich ändert, beginnt die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases damit, sich simultan mit der Änderung des Fahrzeuginnenraum-Umgebungszustands zu ändern. Daher kann die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn in bezug auf die Änderung des Fahrzeuginnenraum-Umgebungszustandes von der Gleichung (3) hergeleitet werden, bei der τ = 0. Der Fahrzeuginnenraum-Umgebungszustand wird jedoch nicht plötzlich bei üblicher Verwendung des Fahrzeugs 12 geändert. Es ist daher möglich, die Gleichung (2) unverändert zur Berechnung der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn zu verwenden. Es ist auch möglich, zu erwägen, dass der Fahrzeuginnenraum-Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit Kn ebenfalls unabhängig von der Zeit konstant ist, da sich der Fahrzeuginnenraum-Umgebungszustand nicht plötzlich ändert.
Die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn im Zeitpunkt tA hängt auch von der Umgebung und den Laufzuständen des Fahrzeugs 12 ab.
Beispielsweise wird sich eine Fahrzeugaußenraum-Flächentemperatur Tg des Fensterglases im Zeitpunkt tA in Abhängigkeit davon unterscheiden, ob Wassertropfen an der Außenfläche des Fensterglases anhaften oder nicht. Folglich wird die Außenlufttemperatur Tam im Zeitpunkt tA, welche durch den Außenluft-Temperatursensor 22 ermittelt wird, durch ξTam ersetzt, wobei eine Wassertropfen-Temperaturänderungsrate ξ verwendet wird, wobei Wassertropfen durch Umgebungszustände, beispielsweise Regen oder Schnee in betracht gezogen werden. Es sei angenommen, dass ξ = 1, wenn es weder regnet noch schneit.
Es sei angenommen, dass der Außenluftkoeffizient der thermischen Leitfähigkeit Kg proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit V als Laufzustand im Zeitpunkt tA ist. Der Koeffizient Kg wird durch die Umgebungszustände, beispielsweise Regen oder Schnee beeinträchtigt. Folglich wird der Außenluftkoeffizient der thermischen Leitfähigkeit Kg im Zeitpunkt aT durch ψ(xV + y) unter Verwendung von Parametern x, y und eines Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeitsänderungsrate ψ in Abhängigkeit von Regen oder Schnee ersetzt. Das Verhältnis ψ = 1, wenn es nicht regnet oder schneit.
Außerdem ist es möglich, in betracht zu ziehen, dass die Ablaufzeit t eine Konstante ist, wenn man annimmt, dass die Ablaufzeit t, die vom Zeitpunkt, bei der die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur der Anfangswert Tn1 ist, zum Zeitpunkt tA reicht, ein Abtastzeitintervall zur Berechnung durch die Klima-ECU 14 in den Gleichungen (2) und (3) ist. Die Zeit tA ist der Zeitpunkt bei jeder Abtastzeit. Wenn man annimmt, dass der Außenluftkoeffizient der thermischen Leitfähigkeit Kg im Zeitpunkt tA für einen Parameter α der Gleichung (2) als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V angenähert werden kann, kann die folgende Substitution unter Verwendung der Parameter w, z und einer Änderungsrate ω in Abhängigkeit von Regen oder Schnee angenähert werden. exp[–αt/LAρC] = ω(wV + z) (5)
Das Verhältnis ω = 1, wenn es weder regnet oder schneit.
Als Ergebnis kann die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn im Zeitpunkt tA im Übergangszustand, der durch die Gleichungen (2) und (3) dargestellt wird, wie folgt angenähert werden: Tn' = Tna – (Tna – Tn1)ω(wV + z) (6) Tn ≈ Tnτ' (7)
(Tnτ': Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn', berechnet vor der Zeit tA durch die Antwortverzögerungszeit τ in der Gleichung (6).
Die stabile Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna im Zeitpunkt tA, welche durch die Gleichung (1) dargestellt wird, kann wie folgt unter Abwägung der Lauf- und Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs 12 ersetzt werden: Tna = [(Knλ + 2KnLKg)/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]Tr + [λKg/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]ξTam + 1/A[(λ + LKg)/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]εTs (8)
Der Außenluftkoeffizient der thermischen Leitfähigkeit Kg im Zeitpunkt tA ist wie folgt: Kg = ψ(xV + y) (9)
Außerdem zeigt εTs die Sonnenstrahl-Absorptionsmenge Qs des Fensterglases im Zeitpunkt tA, welche in die Sonnenstrahlmenge Ts umgesetzt wird, wobei der Sonnenstrahlmengen-Umsetzungskoeffizient ε verwendet wird.
Anschließend wird eine Erklärung gemäß einem in 3 gezeigten Flussdiagramm über die Arbeitsweise der Fahrzeug-Klimaanlage 10 auf der Basis der Verwendung der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn des Fensterglases, welche durch die Gleichungen (6) bis (9) bewertet wird, angegeben.
Zunächst schaltet der Passagier des Fahrzeugs 12 die Spannungsversorgung der Fahrzeug-Klimaanlage 10 ein. Dann wird die Betriebsanzeigeeinheit 20 betätigt, um eine gewünschte Luftmenge und eine gewünschte Temperatur einzustellen. Außerdem wird der Modus durch Umschalten der externen internen Luftumschaltklappe 50 und der Modusumschaltklappe 52, 54 eingestellt (Schritt S1).
Wenn die Klimatisierungszustände im Schritt S1 eingestellt sind, liest die Klima-ECU 14 Information von den jeweiligen Sensoren im Zeitpunkt tA vom Außenluft-Temperatursensor 22, vom Sonnenstrahl-Mengensensor 24, vom Kühlwasser-Temperatursensor 26, vom Fahrzeuginnenraum-Temperatursensor 28, vom Fahrzeuginnenraum-Feuchtigkeitssensor 30, vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 und vom Verdampferauslass-Temperatur-Ermittlungssensor 66, welche im Fahrzeug 12 angeordnet sind, ein (Schritt S2).
Nachfolgend berechnet die Klima-ECU 14 die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn des Fensterglases im Zeitpunkt tA gemäß einem in 4 gezeigten Flussdiagramm (Schritt S3).
Die Klima-ECU 14 bestätigt das Zuführen des Wischerbetätigungssignals von der Wischeransteuerungseinheit 39 (Schritt S3a). Wenn das Wischerbetätigungssignal zugeführt wird, wird beurteilt, dass der Passagier den Wischer betätigt, da der Umgebungszustand des Fahrzeugs 12 Regen oder Schnee ist. Die Wassertropfentemperatur-Änderungsrate ξ, der Koeffizient der thermischen Leitfähigkeitsänderungsrate ψ und das Änderungsverhältnis ω werden auf vorher festgelegte Werte eingestellt (Schritt S3b). Wenn dagegen das Wischerbetätigungssignal nicht zugeführt wird, wird beurteilt, dass es weder regnet noch schneit. Die Wassertropfen-Temperaturänderungsrate ξ, die Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeitsänderungsrate ψ und des Änderungsverhältnisses ω werden auf 1 eingestellt (Schritt S3c). Die stabile Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna im Zeitpunkt tA wird gemäß der Gleichung (8) unter Verwendung des Außenluftkoeffizienten der thermischen Leitfähigkeit Kg berechnet, der auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V im Zeitpunkt tA berechnet wurde, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 ermittelt wurde.
Anstelle der Beurteilung der Umgebungszustände des Fahrzeugs 12 auf der Basis des Wischerbetätigungssignals können beispielsweise die Umgebungszustände des Fahrzeugs 12 gemäß der Sensorinformation beurteilt werden, die von einem Regentropfensensor erhalten wird. Alternativ können die Umgebungszustände des Fahrzeugs 12 ebenfalls durch eine plötzliche Abnahme der Außentemperatur Tam beurteilt werden, die durch den Außenluft-Temperatursensor ermittelt wird.
Wenn nachfolgend die stabile Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna im Zeitpunkt tA, welche im Schritt S3d berechnet wird, der berechnete Wert der ersten Zeitabtastung ist (Zeitpunkt t1 beim Einschalten der Spannungsversorgung der Fahrzeug-Klimaanlage 10) (Schritt S3e), wird der Anfangswert Tna1 als stabile Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna (= Tna1) angesehen, die im Zeitpunkt t1 (Schritt S3f) in der Gleichung (6) berechnet wurde.
Nachfolgend wird die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tan des Fensterglases im Zeitpunkt tA gemäß den Gleichungen (6) und (7) bewertet. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenluft-Temperatursensor 22 er mittelt wurde, und der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn im Übergangszustand des Fensterglases, die gemäß den Gleichungen (6) und (7) bewertet wurde.
Wenn der Berechnungszeitpunkt tA der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn nicht vom Antwortverzögerungszeitpunkt τ vom Start der Berechnung als ersten Zeitpunkt der Abtastung abläuft (Zeitpunkt t12 beim Einschalten der Fahrzeug-Klimaanlage 10) (Schritt S3g), wird angenommen, dass sich die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur des Fensterglases kaum vom Wert im Zeitpunkt t1 geändert hat. Daher wird die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn als stabile Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna (= Tna1) betrachtet, die im Zeitpunkt t1 berechnet wurde (Schritt S3h, siehe Temperaturkurve (a)). Außerdem wird die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn' aus der Gleichung (6) berechnet (siehe Temperaturkurve (a)') (Schritt S3i). Die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn' im Zeitpunkt tA und im Zeitpunkt tA werden in einem nicht gezeigten Speicher der Klima-ECU 14 gespeichert (Schritt S3j). Es sei angenommen, dass die Ablaufzeit t in der Gleichung (5), um die Gleichung (6) herzuleiten, als Abtastzeitintervall zur Berechnung durch die Klima-ECU 14 gesetzt wird.
Wenn der Zeitpunkt tA zur Berechnung der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn um die Ansprechverzögerungszeit τ vom Start der Berechnung als erste Zeit der Abtastung verstreicht (Schritt S3g), wird die Gleichung (6) dazu verwendet, die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn' im Zeitpunkt tA zu berechnen (Schritt S3k). Die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn' im Zeitpunkt tA und der Zeitpunkt tA werden im nicht gezeigten Speicher der Klima-ECU 14 gespeichert (Schritt S3m). Nachfolgend wird die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn im Zeitpunkt tA als Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn'τ' im vorher gespeicherten Zeitpunkt (tA-τ) auf der Basis der Gleichung (7) angesehen, um die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn des Fensterglases im Übergangszustand einzustellen (siehe Temperaturkurve (b)) (Schritt S3n). Bei dieser Prozedur ist es möglich, die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn im Zeitpunkt tA im Übergangszustand in Abwägung der Antwortverzögerungszeit τ und den Änderungen der Außenlufttemperatur Tam und der Laufzustände und der Umgebungszustände des Fahrzeugs 12 hochgenau zu bewerten.
Im Schritt S3g kann die Anzahl von Abtastungen entsprechend der Antwortverzögerungszeit τ anstelle der Beurteilung des Ablaufes der Antwortverzögerungszeit τ beurteilt werden, um die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn im Zeitpunkt tA zu bewerten. Im Schritt S3n ist es anstelle des Einstellens der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn gemäß der Antwortverzögerungszeit τ auch möglich, die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn gemäß der Anzahl von Abtastungen entsprechend der Antwortverzögerungszeit τ zu bewerten.
Anschließend wird die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn im Zeitpunkt tA, die wie oben beschrieben bewertet wird, dazu verwendet, eine Einstellungs-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xset zu berechnen, bei der kein Tau auf dem Fensterglas gebildet wird, gemäß einem Flussdiagramm, welches in 6 gezeigt ist (Schritt S4).
Zunächst erlangt die Klimatisierungs-ECU 14 eine Fensterglas-Taupunkt-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xrmax als Grenz-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit, bei der kein Tau auf der Fahrzeuginnenraumfläche des Fensterglases gebildet wird (Schritt S4a). Das heißt, das in 7 gezeigte psychrometrische Diagramm wird dazu verwendet, die Fensterglas-Taupunkt-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xrmax als Taupunktfeuchtigkeit des Fensterglases in bezug auf die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn, die im Schritt S3 berechnet wurde, zu bestimmen.
Das psychrometrische Diagramm zeigt die Beziehung von physikalischen Zuständen, beispielsweise der Lufttemperatur (°C), der absoluten Feuchtigkeit der Luft (kg/kg), der relativen Feuchtigkeit (%) und der Enthalpie. Die Fensterglas-Taupunkt-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtgkeit Xrmax kann durch die Berechnung festgelegt werden, so dass die Beziehung zwischen der Lufttemperatur und der absoluten Feuchtigkeit bei der relativen Feuchtigkeit von 100% durch ein Polynom ausgedrückt wird, während die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn als Variable verwendet wird. Alternativ kann die Beziehung in einer Nachschlagetabelle gespeichert sein, um die Fensterglas-Taupunkt-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xrmax entsprechend der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn zu bestimmen.
Nachfolgend wird die eingestellte Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xset, welche innerhalb eines Bereichs liegt, wo kein Tau auf dem Fensterglas gebildet wird und der Fahrzeuginnenraum komfortabel ist, bestimmt (Schritte S4b bis S4e).
Die Klima-ECU 14 bestimmt die eingestellte temporäre Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit (temporäre Xset) aus dem psychrometrischen Diagramm, welches in 7 gezeigt ist, wobei die eingestellte Fahrzeuginnenraumtemperatur Tset, die durch den Passagier mit der Betätigungseinzeigeeinheit 20 wird, und eine vorher eingestellte obere Fahrzeuginnenraum-Relativfeuchtigkeit verwendet werden (Schritt S4b). Die obere Grenze der Fahrzeuginnenraum-Relativfeuchtigkeit kann beispielsweise auf ungefähr 60% der oberen Grenze der relativen Feuchtigkeit eingestellt werden, bei der sich Leute üblicherweise wohl fühlen. Beispielsweise kann die obere Grenze der Fahrzeuginnenraum-Relativfeuchtigkeit beliebig durch den Passagier eingestellt werden, wenn ein Einstellabschnitt für die Betätigungsanzeige 20 vorgesehen wird.
Bei dieser Prozedur kann die Beziehung zwischen der absoluten Feuchtigkeit und den beiden Variablen von Lufttemperatur und von der relativen Feuchtigkeit durch ein Polynom ausgedrückt werden, und die festgelegte Fahrzeuginnenraumtemperatur Xset und die obere Grenze der relativen Feuchtigkeit des Fahrzeuginnenraums kann als Variable verwendet werden, um die festgelegte vorübergehende Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit (temporäre Xset) mittels der Berechnung festzulegen. Alternativ kann die Beziehung in einer Nachschlagetabelle für jede relative Feuchtigkeit gespeichert sein, und die festgelegte vorübergehende Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit (temporäre Xset) kann aus der Nachschlagetabelle in bezug auf die ausgewählte relative Feuchtigkeit bestimmt werden.
Nachfolgend wird die Fensterglas-Taupunkt-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xrmax mit der festgelegten temporären Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit verglichen (temporäre Xset) (Schritt 4c). Bei dieser Temperatur übersteigt, wenn Xrmax > temporäre Xset, die Luft nicht die relative Feuchtigkeit von 100%, sogar dann, wenn die Luft bei der festgelegten temporären Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit (temporäre Xset) in der Nähe des Fensterglases abgekühlt wird. Daher wird das Fensterglas nicht beschlagen. Außerdem liegt die Feuchtigkeit in der Fahrzeugpassagierkabine ebenfalls innerhalb des Bereichs, bei der sich der Passagier wohl fühlt. Wenn dagegen Xrmax ≤ vorübergehendes Xset, wenn die Luft bei der festgelegten temporären Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit (temporäre Xset) in der Nähe des Fensterglases abgekühlt wird, übersteigt die Luft die relative Feuchtigkeit von 100%. Daher wird das Fensterglas folglich beschlagen.
Wenn somit Xrmax > vorübergehendes Xset, ist Xset = temporäres Xset (Schritt S4d). Wenn Xrmax ≤ temporäres Xset, ist Xset = Xrmax (Schritt S4e). Wenn die festgelegte Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xset wie oben beschrieben festgelegt wird, beschlägt das Fensterglas nicht, und der Fahrzeuginnenraum besitzt eine komfortable Feuchtigkeit, wobei eine minimale Kühlleistung vom Kompressor 68 erforderlich ist.
Nachfolgend werden eine erforderliche Luftausblastemperatur Tao und eine erforderliche Luftblas-Absolutfeuchtigkeit Xao, die von den Auslässen 42, 44, 46 geblasen wird, die erforderlich sind, die festgelegte Fahrzeuginnenraum-Temperatur Tset und die festgelegte Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xset zu realisieren, berechnet (Schritte S5, S6).
Die vordere Luftausblastemperatur Tao wird wie folgt unter Verwendung der festgelegten Fahrzeuginnenraumtemperatur Tset, die durch den Passagier festgelegt ist, der Fahrzeuginnenraumtemperatur Tr im Zeitpunkt tA, die durch den Fahrzeuginnenraum-Tempera tursensor 28 ermittelt wurde, der Außenlufttemperatur Tam im Zeitpunkt tA, die durch den Außenluft-Temperatursensor 22 ermittelt wurde, und der Sonnenstrahlmenge Ts im Zeitpunkt tA, die durch den Sonnenstrahl-Mengensensor 24 ermittelt wurde, berechnet. Tao = Ktset·Tset – Ktr·Tr – Ktam·Tam – Kts·Ts – Ct (10)

Ktset:: festgelegter Fahrzeuginnenraum-Temperaturkoeffizient;
Ktr:: Fahrzeuginnenraum-Temperatursensorkoeffizient;
Ktam:: Außenluft-Temperatursensorkoeffizient;
Kts:: Sonnenstrahl-Mengensensorkoeffizient;
Ct:: Temperaturberechnungskoeffizient.

Die erforderliche Luftausblas-Absolutfeuchtigkeit Xao wird wie folgt unter Verwendung der festgelegten Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xset, die im Schritt S4 festgelegt ist, und einer Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xr im Zeitpunkt tA, welche durch den Fahrzeuginnenraum-Feuchtigkeitssensor 30 ermittelt wurde, berechnet. Xao = Kxset·Xset – Kxr·Xr – Kxam·Tam – Cx1 (11)

Kxset:: festgelegter Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeitskoeffizient;
Kxr:: absoluter Fahrzeuginnenraum-Feuchtigkeitskoeffizient;
Kxam:: absoluter Außenluft-Feuchtigkeitskoeffizient;
Cx1:: Feuchtigkeitsberechnungskoeffizient.

Wenn der Fahrzeuginnenraum-Feuchtigkeitssensor 30 der Sensor zum Ermitteln der relativen Feuchtigkeit ist, kann die absolute Fahrzeuginnenraumfeuchtigkeit Xr aus dem psychrometrischen Diagramm, welches in 7 gezeigt ist, unter Verwendung der Fahrzeuginnenraumtemperatur Tr, welche durch den Fahrzeuginnenraum-Temperatursensor 28 ermittelt wird, und der relativen Feuchtigkeit, welche durch den Fahrzeuginnenraum-Feuchtigkeitssensor 30 ermittelt wird, bestimmt werden.
Die erforderliche Luftausblastemperatur Tao und die erforderliche Luftausblas-Absolutfeuchtigkeit Xao, die wie oben beschrieben berechnet werden, werden dazu verwendet, eine Steuerungstemperatur Tea zu berechnen, welche die Betriebshäufigkeit des Kompressors 68 minimiert, gemäß einem Flussdiagramm, welches in 8 gezeigt ist (Schritt S7).
Wenn der Kompressor 68 ein Typus mit einer festen Leistung ist und über eine Kupplung mit dem Motor 18 verbunden ist, ist die Steuerungstemperatur Tea ein Ermittlungswert eines Verdampferauslass-Temperaturermittlungssensors 66, wenn der Kompressor 68 von dem Motor 18 gelöst ist, und ein Ermittlungswert des Verdampferauslass-Temperatur ermittlungssensors 66, wenn der Kompressor 68 mit dem Motor 18 verbunden ist, ist Tea + θ (θ: konstant). Wenn der Kompressor 68 ein Typus mit einer variablen Leistung ist, wird die Steuerungstemperatur Tea zum Ermittlungswert des Verdampferauslass-Temperaturermittlungssensors 66.
Die Fensterglas-Taupunkt-Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xrmax, welche im Schritt S4a bestimmt wurde, wird mit der Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xr, welche durch den Fahrzeuginnenraum-Feuchtigkeitssensor 30 ermittelt wird, verglichen. Wenn Xrmax ≤ Xr (Schritt S7a), kann das Fensterglas beschlagen, wenn die Fahrzeuginnenraumluft in der Nähe des Fensterglases abgekühlt wird. Um die Entfeuchtungsleistung des Verdampfers 58 zu maximieren, wird daher die Steuerungstemperatur Tea auf eine niedrigere Grenztemperatur min festgelegt, bei der der Verdampfer 58 nicht einfriert (Schritt S7b).
Wenn dagegen Xrmax > Xr (Schritt S7a), übersteigt die Luft nicht die relative Feuchtigkeit von 100%, sogar, wenn die Fahrzeuginnenraumluft in der Nähe des Fensterglases abgekühlt wird. Daher beschlägt das Fensterglas nicht. Wenn somit (Tset-δ) > Tr (Schritt S7c) und (Xset-γ) > Xr (Schritt S7d), vorausgesetzt, dass δ eine Grenze für die Temperatur darstellt und γ eine Grenze für die Feuchtigkeit darstellt, ist es nicht notwendig, eine übermäßige Entfeuchtung durchzuführen, und es ist ebenfalls nicht notwendig, übermäßiges Kühlen durchzuführen. Um daher den Kompressor 68 mit einem minimalen Erfordernis anzutreiben, ist Tea = β (beispielsweise ungefähr 20°C) (Schritt S7e).
Wenn Xrmax > Xr (Schritt S7a), (Tset-δ) ≤ Tr (Schritt S7c) und (Xset-γ) > Xr (Schritt S7f), wird beurteilt, dass Kühlen notwendig ist. In dieser Situation ist unter der Annahme, dass α eine Grenze in bezug auf den Luftstrom darstellt, die erforderliche Temperatur Tao, Tea = Tao-α (Schritt S7g).
Wenn Xrmax > Xr (Schritt S7a), (Tset-δ) > Tr (Schritt S7c) und (Xset-γ) ≤ Xr (Schritt S7d), wird beurteilt, dass eine Entfeuchtung notwendig ist. In dieser Situation ist Tea = T(Xao)-η (Schritt S7h), mit der Annahme, dass T(Xao) die Temperatur zeigt, bei der die erforderliche Luftstrom-Absolutfeuchtigkeit Xao bei der relativen Feuchtigkeit von 100% erhalten wird und η einen Berechnungskoeffizienten der Temperatur T(Xao) darstellt.
Wenn Xrmax > Xr (Schritt S7a), (Tset-δ) ≤ Tr (Schritt S7c) und (Xset-γ) ≤ Xr (Schritt S7f), wird beurteilt, dass Kühlen und Entfeuchtung notwendig sind. In dieser Situation wird Tao-α mit T(Xao)-η (Schritt S7i) verglichen, und der kleinere Wert wird auf die Steuerungstemperatur Tea festgelegt (Schritt S7g, S7h).
Nachdem die Steuerungstemperatur Tea wie oben beschrieben festgelegt ist, wird die Leistung des Kompressors 68 eingestellt, wenn der Kompressor 68 ein Typus mit variab ler Leistung ist (Schritt S8). Die Klima-ECU 14 berechnet einen Öffnungsgrad der Luftmischdrehklappe 62 (Schritt S9). Die Luftmisch-Drehklappen-Ansteuerungseinheit 36 wird so angesteuert, um den Öffnungsgrad der Luftmischdrehklappe 62 einzustellen. Außerdem berechnet die Klima-ECU 14 die Spannung, die an die Ventilatoransteuerungseinheit 34 angelegt wird, so dass der Ventilator 56 die notwendige Luftmenge liefert (Schritt S10). Die Ventilatoransteuerungseinheit 34 wird mit der Spannung angesteuert. Außerdem berechnet die Klima-ECU 14 die Position von einem oder von beiden der Modusschalt-Drehklappen 52, 54 gemäß dem Modus, der durch die Betätigungsanzeigeeinheit 20 eingestellt wurde (Schritt S11). Die Modusschalt-Drehklappenansteuerungseinheit 38 wird angesteuert, um eine oder beide der Modusschaltdrehklappen 52, 54 umzuschalten.
Wenn die Klimatisierungseinheit 16 wie oben beschrieben angesteuert wird, wird die Klimatisierung so gesteuert, dass die Fahrzeuginnenraumtemperatur die festgelegte Fahrzeuginnenraumtemperatur Tset ist und die Feuchtigkeit die festgesetzte Fahrzeuginnenraum-Absolutfeuchtigkeit Xset ist. In dieser Situation des Fahrzeuginnenraums wird das Fensterglas nicht beschlagen, und die obere Grenze der komfortablen Feuchtigkeit wird nicht überstiegen. Außerdem wird der Kompressor 68 durch minimale Ansteuerungskraft gesteuert, die notwendig ist, um erfolgreich diesen Zustand beizubehalten. Daher ist es möglich, Energie, welche durch den Kompressor 68 verbraucht wird, einzusparen.

Claims

Fahrzeug-Klimaanlage (10) zum Durchführen von Klimasteuerung in einer Fahrzeugpassagierkabine durch Steuerung eines Heizers (60) und eines Kühlers (58), wobei die Anlage aufweist: einen Außenluft-Temperatursensor (22), der eine Außenlufttemperatur Tam eines Fahrzeugs (12) im Zeitpunkt tA ermittelt; einen Fahrzeuginnenraum-Temperatursensor (28), der eine Fahrzeuginnenraumtemperatur Tr des Fahrzeugs (12) im Zeitpunkt tA ermittelt; einen Sonnenstrahl-Mengensensor (26), der eine Sonnenstrahlmenge Ts in bezug auf das Fahrzeug (12) im Zeitpunkt tA ermittelt; einen Stabilitäts-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperaturrechner (14), der eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna eines Fensterglases in einem stabilen Zustand im Zeitpunkt tA durch eine Gleichung berechnet: Tna = k1·Tr + k2·Tam + k3·Tswobei die Parameter k1 bis k3 durch physikalische Kenndaten des Fensterglases und der Fahrzeugpassagierkabine bestimmt werden; einen Übergangs-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperaturrechner (14), der eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn des Fensterglases in einem Übergangszustand im Zeitpunkt tA durch Gleichungen berechnet: Tn' = Tna – (Tna – Tn1) exp(–ϕt) Tn ≈ Tnr'wobei Tn1 ein Anfangswert des Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn ist, t die Ablaufzeit von einem Zustand des Anfangswerts Tn1 zum Zeitpunkt tA ist, τ Ansprechverzögerungszeit der Temperaturänderung einer Fahrzeuginnenraumfläche des Fensterglases ist, und ein Parameter ϕ durch die physikalischen Kenndaten des Fensterglases und der Fahrzeugpassagierkabine bestimmt wird, vorausgesetzt, dass Tnτ' eine Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn' ist, die in einem Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt tA um die Ansprechverzögerungszeit τ berechnet wurde; wobei die Klimatisierungssteuerung unter Verwendung der Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn durchgeführt wird.
Fahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1, die außerdem aufweist: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (31), der eine Geschwindigkeit V des Fahrzeugs (12) im Zeitpunkt tA ermittelt, wobei die Parameter k1 bis k3 und ϕ als Funktionen der Fahrzeuggeschwindigkeit V festgelegt werden.
Fahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1, die außerdem aufweist: eine Umgebungszustands-Einstelleinheit (39), welche einen Umgebungszustand für das Fahrzeug (12) festlegt, wobei die Parameter k1 bis k3 und ϕ entsprechend dem Umgebungszustand eingestellt werden.
Fahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 3, wobei die Umgebungszustands-Einstelleinheit (39) eine Wischeransteuereinheit ist, die ein Wischerbetriebssignal ausgibt, welches zeigt, dass ein Wischer des Fahrzeugs betätigt wird.
Fahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei der Stabilitäts-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperaturrechner (14) die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna im Zeitpunkt tA durch eine Gleichung berechnet: Tna = [(Knλ + 2KnLKg)/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]Tr + [λKg/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]ξTam + 1/A[(λ + LKg)/(Knλ + Kg(λ + 2KnL))]εTsL: eine Fensterglasdicke; Kg: ein Außenluftkoeffizient der thermischen Leitfähigkeit; Kn: ein Fahrzeuginnenraumkoeffizient der thermischen Leitfähigkeit; λ: ein Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit eines Glases; A: ein Glasflächenbereich; ξ: eine Wassertropfen-Temperaturänderungsrate; ε: ein Sonnenstrahlmengen-Umsetzungs-Koeffizient.
Fahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 5, die außerdem aufweist: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (31), der eine Geschwindigkeit V des Fahrzeugs (12) im Zeitpunkt tA ermittelt; und eine Umgebungszustands-Einstellungseinheit, welche einen Umgebungszustand für das Fahrzeug einstellt, wobei der Stabilitäts-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperaturrechner (14) einen Koeffizient der thermischen Leitfähigkeitsänderungsrate ψ und der Wassertropfentemperaturänderungsrate ξ auf vorher festgelegte Werte gemäß dem Umgebungszustand einstellt, und der Stabilitäts-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperaturrechner (14) den Außenluft-Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit Kg auf ψ(xV + y) in diesem Zeitpunkt tA unter Verwendung von Parametern x und y gemäß dem Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeitsänderungsrate ψ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V einstellt.
Fahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1, welche außerdem aufweist: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (31), der eine Geschwindigkeit V des Fahrzeugs (12) im Zeitpunkt tA ermittelt; und eine Umgebungszustands-Einstellungseinheit (39), die einen Umgebungszustand für das Fahrzeug festlegt, wobei der Übergangs-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperaturrechner (14) die folgende Näherung durch eine Gleichung ausführt: exp(–ϕt) ≈ ω(wV + z)vorausgesetzt, dass die Ablaufzeit t ein Abtastzeitintervall für die Fahrzeug-Klimaanlage ist; wobei ein Änderungsverhältnis ω auf einen vorher festgelegten Wert gemäß dem Umgebungszustand festgelegt wird, und die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn unter Verwendung von Parametern w und z berechnet wird.
Fahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei der Übergangs-Fahrzeuginnenraum-Flächentemperaturrechner (14) die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tna bei der Berechnungsstartzeit t1 als die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn berücksichtigt, wenn die Ablaufzeit t, welche von der Berechnungsstartzeit t1 für die Fahrzeuginnenraum-Flächentemperatur Tn beginnt, nicht um die Ansprechverzögerungszeit τ verstreicht.