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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Klimatisierungssystems
für ein
Kraftfahrzeug sowie ein Klimatisierungssystem der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 5 angegebenen Art.
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Klimatisierungssysteme
mit einem Kältemittelkreislauf
zur Aufnahme eines Kältemittels
und einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Klimatisierungssystems
sind allgemein bekannt und werden in verschiedenen Ausführungsformen
in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Klimatisierungssysteme dienen zur Erzeugung
und Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Raumklimas eines Fahrgastinnenraums
und können
weiterhin auch zur Kühlung
von Energiespeicherelementen von Hybridfahrzeugen eingesetzt werden.
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Problematisch
an den bekannten Klimatisierungssystemen ist der Umstand anzusehen,
dass vielfältige
Fehlerquellen existieren, welche die korrekte Funktionsfähigkeit
der Klimatisierungssysteme beeinträchtigen können. Beispielsweise kann es durch
Verschmutzungen zu einer teilweisen oder vollständigen Verstopfung des Kältemittelkreislaufs kommen,
wodurch sich übermäßig hohe
Kältemittelbetriebsdrücke aufbauen
können.
Weitere Fehler, die beim Betrieb von Klimatisierungssystemen auftreten können, sind
beispielsweise eine unzureichende Belüftung eines Kondensators des
Klimatisierungssystems durch eine zu geringe Drehzahl eines zugeordneten
Sauglüfters.
Weiterhin kann der Kältemittelkreislauf überfüllt sein.
Dies kann durch Einfüllen
einer zu großen
Kältemittelmenge
während
einer Wartung des Kraftfahrzeugs bzw. des Klimatisierungssystems
verursacht sein. Auch hierdurch entstehen Kältemittelbetriebsüberdrücke, die
die Funktionsfähigkeit
des Klimatisierungssystems beeinträchtigen oder zu Beschädigungen
führen
können.
Diese oder ähnliche
Fehler in Klimatisierungssystemen sind für Werkstätten derzeit sehr schwierig
zu finden. Das Erkennen der Fehler ist insbesondere dann schwierig und
zeitintensiv, falls nur eine vergleichsweise geringfügige Störung vorliegt.
Wurde beispielsweise während
einer Wartung des Kraftfahrzeugs bzw. des Klimatisierungssystems
nur wenig Kältemittel überfüllt, kann
die Steuereinrichtung des Klimatisierungssystems – wenn alle
Bauteile ansonsten fehlerfrei funktionieren – keinen Fehler ausgegeben,
obwohl das Klimatisierungssystem nicht korrekt funktioniert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine schnellere und zuverlässigere
Diagnostizierbarkeit bei derartigen Klimatisierungssystemen zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren zum Steuern eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug
gemäß Patentanspruch
1 sowie durch ein Klimatisierungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs
5 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte
Ausgestaltungen des Verfahrens – soweit
anwendbar – als vorteilhafte
Ausgestaltungen des Klimatisierungssystems anzusehen sind.
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Erfindungsgemäß wird bei
einem Verfahren zum Steuern eines Klimatisierungssystems für ein Kraftfahrzeug
mittels einer Steuereinrichtung anhand wenigstens eines Betriebsparameters
ein Kältemittelbetriebsdruck
des Klimatisierungssystems ermittelt und ein einen Kältemittelbetriebsüberdruck
charakterisierender Parameterwert in einem Fehlerspeichersystem
gespeichert, falls der ermittelte Kältemittelbetriebsdruck einen
vorbestimmten Druckgrenzwert überschreitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf
diese Weise im Gegensatz zum Stand der Technik eine schnellere und
zuverlässigere
Diagnostizierbarkeit, so dass mit Hilfe des gespeicherten Parameterwerts
eine Vielzahl mechanischer oder menschlicher Fehler, die zu einem
abnormal hohen Kältemittelbetriebsdruck
und dadurch zu einer verminderten Kälteleistung oder einem Ausfall
der Kühlleistung
des Klimatisierungssystems führen
könnten, schneller
und einfacher erkannt und entsprechend problemlos behoben werden
können.
Hierdurch werden erhebliche Zeit- und Kostensenkungen ermöglicht.
Die verbesserte Diagnostizierbarkeit ist dabei auch dann gegeben,
wenn das Klimatisierungssystem nur mit wenig Kältemittel überfüllt wurde.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug,
wobei eine schnellere und zuverlässigere
Diagnostizierbarkeit erfindungsgemäß dadurch ermöglicht ist,
dass ein mit der Steuereinrichtung gekoppeltes Fehlerspeichersystem
vorgesehen und die Steuereinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem
der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
ausgebildet ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgebildeten und mit dem
Fehlerspeichersystem gekoppelten Steuereinrichtung können im
Gegensatz zum Stand der Technik auch kleinere Fehler im Klimatisierungssystem
zuverlässig
diagnostiziert und entsprechend schnell und kostengünstig repariert
werden. Hierdurch werden erhebliche Garantie- und Kulanzkosten eingespart.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten
bevorzugten Ausführungsformen
und Weiterbildungen sowie deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand
der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein Flussdiagramm eines
Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens zum Steuern eines Klimatisierungssystems eines
Kraftfahrzeugs.
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Die
einzige Figur zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens
zum Steuern eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs. Dabei
wird in Schritt 10 zunächst
mittels einer Steuereinrichtung des Klimatisierungssystems anhand
mehrerer Betriebsparameter 12 ein Kältemittelbetriebsdruck 14 des
Klimatisierungssystems ermittelt. Falls der ermittelte Kältemittelbetriebsdruck 14 einen
vorbestimmten Druckgrenzwert überschreitet,
wird in Schritt 16 ein einen Kältemittelbetriebsüberdruck
charakterisierender Parameterwert 18 in einem Fehlerspeichersystem
des Klimatisierungssystems gespeichert. Der Schritt 10 umfasst
dabei mehrere Teilschritte 10a–l, der Schritt 16 umfasst
die Teilschritte 16a, 16b. Die genaue Vorgehensweise
wird im Folgenden näher
erläutert
werden.
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In
den Teilschritten 10a–k
werden unter Verwendung Boolescher Algebra die zuvor erwähnten Betriebsparameter 12a–h ermittelt,
wobei die Betriebsparameter 12a–h entsprechend Boolesche Variablen
darstellen, die entweder den Wert 1 bzw. ”wahr” oder 0 bzw. ”falsch” annehmen
können.
Dazu wird zunächst
in Teilschritt 10a der Betriebszustand des Klimatisierungssystems
ermittelt. Ist dieses eingeschaltet, wird mittels der Steuereinrichtung
für den Betriebsparameter 12a der
Wert 1 gesetzt. Ist das Klimatisierungssystem hingegen ausgeschaltet,
wird für
den Betriebszustand 12a der Wert 0 gesetzt.
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In
Teilschritt 10b wird der Betriebszustand eines Sauglüfters des
Klimatisierungssystems ermittelt. Ist ein einer Grundbelüftung entsprechender, vorbestimmter
Grenzwert erreicht, wird für
den Betriebsparameter 12b der Wert 1 gesetzt. Wird dieser Grenzwert
nicht erreicht bzw. unterschritten, wird für den Betriebsparameter 12b entsprechend
der Wert 0 gesetzt.
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In
Teilschritt 10c wird eine momentane Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs ermittelt. Steht das Kraftfahrzeug, ist die Geschwindigkeit
somit 0 km/h, wird für
den Betriebsparameter 12c der Wert 1 gesetzt und zu Schritt 10d gesprungen.
Ist das Kraftfahrzeug demgegenüber
in Bewegung, so wird für
die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Teilschritt 10e – vorzugsweise über eine
Hysteresefunktion – eine Grenzwertbestimmung
durchgeführt.
Die Hysteresefunktion hat hierbei den Vorteil, dass eine verzögerte Reaktion
auf Abweichungen von den Geschwindigkeitsgrenzwerten v1, v2 erreicht
wird. Der Wert des die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs charakterisierenden
Betriebsparameters 12c schwankt bei einem fahrenden Kraftfahrzeug
somit nicht ständig, sondern
bleibt über
einen einstellbaren Geschwindigkeitsbereich hinweg konstant. In
Teilschritt 10e wird daher für den Betriebsparameter 12c der
Wert 1 gesetzt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs den
oberen Geschwindigkeitsgrenzwert v2, beispielsweise 30 km/h, für eine vorbestimmte
Zeit, beispielsweise 60 Sekunden, erreicht bzw. überschreitet. Erreicht bzw.
unterschreitet die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs für die vorbestimmte
Zeit den unteren Geschwindigkeitsgrenzwert v1, beispielsweise 20
km/h, wird als Betriebsparameter 12c der Wert 0 gesetzt.
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In
Schritt 10f wird eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine
des Kraftfahrzeugs ermittelt. Liegt die Drehzahl unter einem vorbestimmten
Grenzwert – beispielsweise
1500 U/min – wird
für den
die Drehzahl charakterisierenden Betriebsparameter 12d der Wert
1, ansonsten der Wert 0 gesetzt. Es versteht sich, dass Schritt 10f nicht
durchgeführt
werden muss, wenn in Schritt 10c bereits eine über 0 km/h liegende
Geschwindigkeit ermittelt wurde. In Teilschritt 10d wird
nun der logische UND-Operator auf die beiden Betriebsparameter 12c und 12d angewendet.
Sind die Werte beider Betriebsparameter 12c, 12d gleich
1, wird für
den die Geschwindigkeit und die Drehzahl charakterisierenden Betriebsparameter 12e der
Wert 1, in allen anderen Fällen
der Wert 0 gesetzt.
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In
Teilschritt 10g wird auf die in den Teilschritten 10d und 10e ermittelten
Betriebsparameter 12c, 12e der logische ODER-Operator angewendet.
Besitzt wenigstens einer der beiden Betriebsparameter 12c, 12e den
Wert 1, so wird für
den resultierenden, entweder die Geschwindigkeit oder die Geschwindigkeit
und die Drehzahl charakterisierenden Betriebsparameter 12f der
Wert 1, ansonsten der Wert 0 gesetzt.
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In
Teilschritt 10h wird eine Außentemperatur des Kraftfahrzeugs
ermittelt. Für
die Außentemperatur
wird in Teilschritt 10i wiederum eine Grenzwertbestimmung
durchgeführt.
Die Grenzwertbestimmung erfolgt dabei erneut vorzugsweise mittels
einer Hysteresefunktion. Für
den die Außentemperatur
charakterisierenden Betriebsparameter 12g wird der Wert
0 gesetzt, solange die gegebenenfalls korrigierte Außentemperatur
einen oberen Temperaturgrenzwert T2 – beispielsweise 27°C – nicht
unterschreitet. Umgekehrt wird für
den Betriebsparameter 12g der Wert 1 gesetzt, solange ein
unterer Temperaturgrenzwert T1 – beispielsweise
25°C – unterschritten
wird bzw. der obere Temperaturgrenzwert T2 noch nicht wieder erreicht
ist.
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In
Teilschritt 10j wird ein Kältemitteldruck des Klimatisierungssystems
ermittelt, wonach in Teilschritt 10k – wiederum vorzugsweise mit
Hilfe einer Hysteresefunktion – eine
Druckgrenzwertbestimmung durchgeführt wird. Für den den Kältemitteldruck charakterisierenden
Betriebsparameters 12h wird der Wert 1 gesetzt, wenn ein
gegebenenfalls baureihenabhängiger
oberer Druckgrenzwert P2 – beispielsweise 27
bar – überschritten
wird bzw. bis ein unterer Druckgrenzwert P1 – beispielsweise 25 bar – für einen
vorbestimmten Zeitraum – beispielsweise
5 Sekunden – unterschritten
wird. Ist der untere Druckgrenzwert P1 für die Dauer des besagten Zeitraums
unterschritten, wird bis zum Überschreiten des
oberen Druckgrenzwertes P2 entsprechend der Wert 0 für den Betriebsparameter 12h gesetzt.
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Auf
die Betriebsparameter 12a, 12b, 12f, 12g, 12h,
die wie vorstehend beschrieben ermittelt wurden, wird schließlich in
Teilschritt 101 der logische UND-Operator angewendet, um
den Kältemittelbetriebsdruck 14 zu
ermitteln. Wenn alle Betriebsparameter 12a, 12b, 12f, 12g, 12h den
Wert 1 besitzen, wird demnach als Wert für den Kältemittelbetriebsdruck 14 ebenfalls
der Wert 1 gesetzt. Dies bedeutet, dass der Kältemittelbetriebsdruck 14 in
diesem Fall abnormal hoch ist und ein Kältemittelbetriebsüberdruck
vorliegt. Ist jedoch für
wenigstens einen der Betriebsparameter 12a, 12b, 12f, 12g, 12h der
Wert 0 gesetzt, wird für
den Kältemittelbetriebsdruck 14 ebenfalls
der Wert 0 gesetzt, was bedeutet, dass der Kältemittelbetriebsdruck 14 als
normal zu bewerten ist und keine Störung vorliegt. Der Kältemittelbetriebsdruck 14 stellt
somit einen korrigierten Kältemitteldruck
dar, der in Abhängigkeit
der Betriebsparameter 12a–h, nämlich dem Kältemitteldruck, der Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs, der Drehzahl der Brennkraftmaschine, dem Betriebszustand
des Klimatisierungssystems, dem Betriebszustand des Sauglüfters sowie
der Außentemperatur,
ermittelt wird. Alternativ kann in einfachster Ausgestaltung des
Verfahrens vorgesehen sein, dass weniger Betriebsparameter 12 bzw.
lediglich der den Kältemitteldruck
charakterisierende Betriebsparameter 12h ermittelt wird
bzw. werden.
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Wird
in Schritt 10 ein abnormal hoher Kältemittelbetriebsdruck 14 ermittelt,
wird in Teilschritt 16a des Schritts 16 ein einen
Kältemittelbetriebsüberdruck charakterisierender
Parameterwert 18 im Fehlerspeichersystem des Klimatisierungssystems
gespeichert. Dabei kann als grundsätzlich optionaler Teilschritt 16b vorgesehen
sein, dass Schritt 10 zuvor mehrfach – beispielsweise fünf Mal – innerhalb
eines vorbestimmten Zeitraumes – beispielsweise
zwei Minuten – durchgeführt und
der Kältemittelbetriebsdruck 14 dementsprechend
mehrfach ermittelt wird. Der Parameterwert 18 wird demnach
nur dann gespeichert, wenn der mehrfach ermittelte Kältemittelbetriebsdruck 14 innerhalb
des betrachteten Zeitraums immer 1 war. Hierdurch führen nicht
schon kleinere Abweichungen – beispielsweise
im Rahmen der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs – zu einer Fehlermeldung im
Fehlerspeichersystem. Fehlerursachen für den Kältemittelbetriebsüberdruck – also einen
abnormal hohen Kältemittelbetriebsdruck 14 – können beispielsweise
ein überfüllter oder
verstopfter Kältemittelkreislauf,
aber auch ein defekter Sauglüfter
sein. Die Ermittlung der Betriebsparameter 12a–h in Schritt 10 und
das bedarfsweise Speichern in Schritt 16 ermöglicht dabei
eine genaue Diagnose dieses Fehlers. Hierdurch kann bei einer Wartung des
Klimatisierungssystems gezielt der ermittelte Fehler erkannt und
entsprechend einfach behoben werden, ohne dass zeitaufwendige Untersuchungen des
Klimatisierungssystems notwendig sind. Weiterhin kann vorzugsweise
vorgesehen sein, dass im Fall eines detektierten Kältemittelüberdrucks
oder bei einem zwischen den beiden Druckgrenzwerten P1 und P2 liegenden
Kältemitteldruck
ein Kältemittelverdichter
des Klimatisierungssystems abgeregelt wird, um eine Beschädigung des
Klimatisierungssystems besonders zuverlässig zu verhindern. Dabei kann
auch vorgesehen sein, dass diese Abregelung mehrfach innerhalb einer
einstellbaren Zeitdauer vorgenommen wird.