DE102009014349B4 - Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges mit einer Klimaanlage, die wahlweise in einem Frischluft-, einem Umluft- oder einem Teilumluftbetrieb arbeitet, wobei bei dem Verfahren- mittels eines Sollwertgebers (50) ein Sollwert für die Innenraumtemperatur des Fahrzeuges (12) vorgegeben wird,- mittels eines Innenraumtemperaturfühlers (46) ein die Temperatur im Innenraum (20) oder innerhalb eines Teilbereichs des Innenraums (20) repräsentierender Innenraumtemperatur-Istwert ermittelt wird und- im Frischluftbetrieb der Klimaanlage (10) die Temperatur im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) unter Verwendung des Innenraumtemperatur-Istwerts auf den Innenraumtemperatur-Sollwert geregelt wird,- wobei eine nach einer Umschaltung vom Frischluftbetrieb auf den Umluft- oder Teilumluftbetrieb zu erwartende Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts gegenüber dem Istwert der Innenraumtemperatur vor oder bei der Umschaltung als ein anhand von fahrzeugspezifischen Parametern und Klimaanlageneinstellungen ermittelter Korrekturwert zur Kompensation einer realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts bereitgestellt wird,dadurch gekennzeichnet,- dass ein Plausibilitätsbewertungsbereich definiert wird, der denjenigen Bereich um den erwartungsgemäß veränderten Innenraumtemperatur-Istwert angibt, um den die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts von der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts abweichen darf, damit die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts vollständig kompensiert wird,- dass die Differenz zwischen der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts und der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts ermittelt und mit dem Plausibilitätsbewertungsbereich verglichen wird, wobei die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts vollständig kompensiert wird, wenn die Differenz innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, und die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts um den Korrekturwert und die gemäß dem Plausibilitätsbewertungsbereich maximal zulässige Abweichung lediglich teilweise kompensiert wird, wenn die Differenz außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, und- dass im Umluft- oder Teilumluftbetrieb der Klimaanlage (10) die Temperatur im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) unter Verwendung des vollständig kompensierten oder teilweise kompensierten Innenraumtemperatur-Istwerts auf den Innenraumtemperatur-Sollwert geregelt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges, das mit einer Klimaanlage ausgestattet ist, die wahlweise in einem Frischluft-, einem Umluft- oder einem Teilumluftbetrieb (d.h. einer Überlagerung von Frischluft- und Umluftbetrieb) arbeitet.
• Fahrzeug-Klimaanlagen und insbesondere automatisch betriebene Fahrzeug-Klimaanlagen verfügen über die Möglichkeit, zwischen dem Frischluftbetrieb und dem Umluftbetrieb umzuschalten. Während im Frischluftbetrieb die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft von außen angesaugt wird, wird im Umluftbetrieb über eine zumeist im vorderen Fußraum angeordnete Öffnung Luft aus dem Innenraum des Fahrzeuges angesaugt, um über die Defroster-, Mannanström- und/oder Fußraumöffnungen wieder in den Innenraum abgegeben zu werden. Der Umluftbetrieb einer Klimaanlage bietet sich insbesondere dann an, wenn im Sommer der aufgeheizte Innenraum des Fahrzeuges schnell abgekühlt werden soll (Pulldown-Betrieb).
• Neben dem reinen Frischluftbetrieb und dem reinen Umluftbetrieb existiert auch noch ein sogenannter Teilumluftbetrieb, der sich als Überlagerung des Frischluftbetriebs und des Umluftbetriebs darstellt. Im Teilumluftbetrieb wird also die dem Fahrzeug zuzuführende Luft teilweise von außen sowie teilweise aus dem Innenraum angesaugt.
• Beim Umluftbetrieb verändert sich die Luftströmung im Fahrzeuginnenraum gegenüber dem Frischluftbetrieb. Während nämlich beim Frischluftbetrieb die dem Innenraum zugeführte Luft über im hinteren Bereich des Innenraums angeordnete Öffnungen wieder ausströmt, bildet sich beim Umluftbetrieb innerhalb des Fahrzeuginnenraums und insbesondere im vorderen Bereich des Fahrzeuginnenraums eine sogenannte „Umluftwalze“ aus. Da der Innenraumtemperaturfühler einer Fahrzeug-Klimaanlage im Allgemeinen im Bereich der Instrumententafel und insbesondere im Klimasteuergerät angeordnet ist, ist dieser Innenraumtemperaturfühler im Umluftbetrieb und im Frischluftbetrieb jeweils unterschiedlichen Luftströmungen ausgesetzt. Das kann dazu führen, dass der Innenraumtemperaturfühler in einem der beiden Betriebszustände der Klimaanlage eine nicht mehr repräsentative Innenraumtemperatur misst. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn in den wärmeren Monaten eines Jahres der Innenraum des Fahrzeuges bei im Umluftbetrieb bzw. Teilumluftbetrieb arbeitender Klimaanlage abgekühlt wird. In diesem Betriebsfall strömt nämlich auf Grund der Ausbildung der Umluftwalze die in den Innenraum gelangende kalte Luft in stärkerem Maße an dem im Bereich der Instrumententafel angeordneten Innenraumtemperaturfühler entlang, als es im Frischluftbetrieb der Fall ist. Damit erfasst der Innenraumtemperaturfühler eine Temperatur, die geringer ist als die tatsächliche Innenraumtemperatur, (weshalb die Soll-Ausblastemperatur ansteigen könnte, was den Abkühlungsprozess verlangsamen würde).
• Es ist bereits im Stand der Technik vorgeschlagen worden, bei einer Umschaltung der Fahrzeug-Klimaanlage vom Frischluftbetrieb auf den Umluftbetrieb (Voll- oder Teilumluftbetrieb) den im Frischluftbetrieb zuletzt gemessenen Wert der Innenraumtemperatur für die Dauer des Umluftbetriebs zu halten. Nachteilig an dieser bekannten Maßnahme ist, dass nun im Umluftbetriebsfall zu einer tatsächlichen Veränderung der Innenraumtemperatur führende Einflüsse wie beispielsweise das (kurzzeitige) Öffnen des Schiebedachs oder einer Fahrzeugtür oder kurzfristig starke Sonneneinstrahlungen nicht mehr berücksichtigt werden können.
• Aus DE 197 04 254 A1 ist es bekannt, den Innenraumtemperatur-Istwert um einen im Voraus berechneten Korrekturwert zu korrigieren, wenn vom Frischluftbetrieb auf den (Teil-)Umluftbetrieb umgeschaltet wird. Der Korrekturwert ist empirisch ermittelt und wird ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Veränderungen, die der Innenraumtemperaturfühler messtechnisch erfasst, berücksichtigt, was zu Überkompensationen führen kann, die wiederum von Nachteil sind.
• Aus DE 103 42 987 A1 ist es bekannt, bei einem Cabrio dann, wenn das Verdeck offen ist, die Temperaturregelung in Abhängigkeit davon zu verändern, ob die gemessene Innenraumtemperatur an mehr als eine vorgegebene Differenz von der Außentemperatur abweicht. Hierbei wird nicht die Veränderung des Messsignals des Innenraumtemperaturfühlers einbezogen, die beim Wechsel von geschlossenem Verdeck zu geöffnetem Verdeck und umgekehrt eintreten könnte.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich die Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges mit einer wahlweise in einem Frischluft-, einem Umluft- oder einem Teilumluftbetrieb arbeitenden Klimaanlage komfortabler regeln lässt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges mit einer Klimaanlage, die wahlweise in einem Frischluft-, einem Umluft- oder einem Teilumluftbetrieb (d.h. Überlagerung von Frischluft- und Umluftbetrieb) arbeitet, vorgeschlagen, wobei bei dem Verfahren
• - mittels eines Sollwertgebers ein Sollwert für die Innenraumtemperatur des Fahrzeuges vorgegeben wird,
• - mittels eines Innenraumtemperaturfühlers ein die Temperatur im Innenraum oder innerhalb eines Teilbereichs des Innenraums repräsentierender Innenraumtemperatur-Istwert ermittelt wird und
• - im Frischluftbetrieb der Klimaanlage die Temperatur im Innenraum des Fahrzeuges unter Verwendung des Innenraumtemperatur-Istwerts auf den Innenraumtemperatur-Sollwert geregelt wird,
• - wobei eine nach einer Umschaltung vom Frischluftbetrieb auf den Umluft- oder Teilumluftbetrieb zu erwartende Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts gegenüber dem Istwert der Innenraumtemperatur vor oder bei der Umschaltung als ein anhand von fahrzeugspezifischen Parametern und Klimaanlageneinstellungen ermittelter Korrekturwert zur Kompensation einer realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts bereitgestellt wird,
• - wobei ein Plausibilitätsbewertungsbereich definiert wird, der denjenigen Bereich um den erwartungsgemäß veränderten Innenraumtemperatur-Istwert angibt, um den die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts von der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts abweichen darf, damit die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts vollständig kompensiert wird,
• - wobei die Differenz zwischen der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts und der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts ermittelt und mit dem Plausibilitätsbewertungsbereich verglichen wird, wobei die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts vollständig kompensiert wird, wenn die Differenz innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, und die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts um den Korrekturwert und die gemäß dem Plausibilitätsbewertungsbereich maximal zulässige Abweichung lediglich teilweise kompensiert wird, wenn die Differenz außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, und
• - wobei im Umluft- oder Teilumluftbetrieb der Klimaanlage die Temperatur im Innenraum des Fahrzeuges unter Verwendung des vollständig kompensierten oder teilweise kompensierten Innenraumtemperatur-Istwerts auf den Innenraumtemperatur-Sollwert geregelt wird.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also sinngemäß vorgeschlagen, anhand von Plausibilitätsbetrachtungen beurteilen zu können, ob eine reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts im Umluft- bzw. Teilumluftbetriebsfall auf diesen Betriebsfall oder auf andere Störeinflüsse zurückzuführen ist, die mit der Umschaltung vom Frischluftbetrieb auf den Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb nicht im Zusammenhang stehen. Unter „Innenraumtemperatur-Istwert“ ist dabei und im folgenden derjenige Wert zu verstehen, der sich anhand des Messsignals des Innenraumtemperaturfühlers ohne Korrektur auf Grund des Umluft- bzw. Teilumluftbetriebs ergibt, wobei das Messsignal durchaus zur Kompensation anderer bei der Ermittlung der Innenraumtemperatur vorteilhafterweise zu kompensierender Störgrößen wie z.B. Sonneneinstrahlung korrigiert sein kann. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck empirisch oder modellbasiert untersucht, welche Abweichung des Innenraumtemperatur-Istwerts zu erwarten ist, wenn bzw. nachdem die Fahrzeug-Klimaanlage vom Frischluftbetrieb in den Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb umgeschaltet wird. Hierzu sind die physikalischen Einflussgrößen auf die veränderte Luftströmung („Umluftwalze“) im Umluft- und Teilumluftbetrieb im Fahrzeuginnenraum zu ermitteln. Diese Einflussgrößen sind in erster Linie abhängig vom strömungstechnischen Verhalten des Fahrzeuges und insbesondere des Fahrzeuginnenraums, der aktuellen Klimareglereinstellungen, des aktuellen Innenraumklimas und der Fahrsituation. Anhand dieser Einflüsse kann dann der quantitative Störeinfluss der veränderten Luftströmung auf die Innenraumtemperaturerfassung am Ort des Innenraumtemperaturfühlers bestimmt werden, um daraus eine zu erwartende Abweichung der Istwert-Erfassung der Innenraumtemperatur zu ermitteln. Aus den Abweichungen zwischen Frischluft- und Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb in Abhängigkeit von der zu beachtenden Einflussgrößen (fahrzeug- und klimasituationsspezifisch) kann eine Korrekturgröße abgeleitet bzw. ermittelt werden. Bei dieser Größe handelt es sich um den oben erwähnten Korrekturwert zur Kompensation einer realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts im Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb der Klimaanlage.
• Erfindungsgemäß wird ferner während des Umluftbetriebsfalls die tatsächliche Signalveränderung am Innenraumtemperaturfühler und damit die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts erfasst, welche sich aus der allgemeinen Temperaturveränderung am Ort des Innenraumtemperaturfühlers und der Temperaturveränderung auf Grund des Umluftbetriebes ergibt. Aus dem Vergleich des Korrekturwerts mit der realen Veränderung des erfassten Innenraumtemperatur-Istwerts wird eine Differenz ermittelt. Diese Differenz wird nun einer (Plausibilitäts-)Bewertung unterzogen, um die fahrzeugspezifische Überlagerung aus einer potentiellen allgemeinen Innenraumtemperaturveränderung und der Temperaturveränderung am Messort des Innenraumtemperaturfühlers auf Grund der Störung des Systems infolge der Umschaltung vom Frischluftbetrieb auf den Umluft-/Teilumluftbetrieb, d.h. auf Grund der durch die Umluftwalze erzeugten Störeinflüsse abzugleichen. Die Summation aus bewerteter Differenz und dem Korrekturwert ergibt zusammen einen Innenraumtemperaturfühler-Korrekturwert für den Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb.
• Mit anderen Worten wird also nach einer Umschaltung der Klimaanlage aus dem Frischluftbetrieb in den Umluftbetrieb (Voll- oder Teilumluftbetrieb) beobachtet, ob sich der vom Innenraumtemperaturfühler messtechnisch ermittelte Temperaturwert erwartungsgemäß verändert. Ist dies der Fall, so wird die Veränderung des vom Innenraumtemperaturfühler gelieferten Temperaturwerts kompensiert, so dass die Klimaanlage unter Verwendung eines gegenüber dem Frischluftbetrieb unveränderten Innenraumtemperatur-Istwerts arbeitet.
• Sollte die reale Veränderung des vom Innenraumtemperaturfühler gelieferten Messwerts von der zu erwartenden Veränderung abweichen, so wird die reale Veränderung des Messwerts des Innenraumtemperaturfühlers weiterhin vollständig kompensiert, wenn die Abweichung eine vorgegebene Differenz (Plausibilitätsbewertungsbereich) nicht überschreitet. Tritt schließlich der Fall ein, dass die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts, wie er von dem Innenraumtemperaturfühler ermittelt wird, zu stark von der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts abweicht, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass neben der Störgröße „Umluftwalze“ noch weitere die Innenraumtemperatur verändernde Einflussfaktoren relevant sind, die für den weiteren Betrieb der Klimaanlage im Umluft- bzw. Teilumluftbetriebsfall zu berücksichtigen sind, weshalb der Messwert des Innenraumtemperaturfühlers nur teilweise, nämlich um den die zu erwartende Veränderung repräsentierenden Korrekturwert und die maximal noch zulässige Abweichung von der zu erwartenden Veränderung kompensiert/korrigiert wird.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also nach einer Umschaltung der Klimaanlage vom Frischluftbetrieb in den Umluftbetrieb (Voll- oder Teilumluftbetrieb) der vom Innenraumtemperaturfühler gelieferte Messwert nur dann auf dem Wert vor der Umschaltung gehalten, wenn es auf Grund der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts plausibel erscheint, dass diese Veränderung ausschließlich auf die Umschaltung der Betriebsart der Klimaanlage zurückzuführen ist. Dies ist dann der Fall, wenn sich der Innenraumtemperatur-Istwert so, wie nach der Umschaltung vom Frischluftbetrieb auf den Voll- bzw. Teilumluftbetrieb zu erwarten ist, verändert. Bei einer (geringfügigen) Abweichung der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts von dem zu erwartenden Innenraumtemperatur-Istwert wird immer noch davon ausgegangen, dass die von der Erwartung abweichende Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts auf die Umschaltung des Betriebs der Klimaanlage zurückzuführen ist (Plausibilitätsbewertung). Erst wenn die Abweichung zwischen der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts und der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, wird der Messwert des Innenraumtemperaturfühlers nur noch teilweise kompensiert bzw. korrigiert, womit andere sich auf eine Innenraumtemperaturveränderung auswirkende Einflussfaktoren bei der weiteren Innenraumtemperaturregelung berücksichtigt werden können.
• Der Korrekturwert, der die im Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb gegenüber dem Frischluftbetrieb zu erwartende Veränderung des Innenraumtemperatur-Messwerts (und damit -Istwert) repräsentiert, wird in Abhängigkeit von den bei der Umschaltung der Klimaanlage vom Frischluftbetrieb in den Umluft- oder Teilumluftbetrieb jeweils aktuell gegebenen fahrzeugspezifischen Parametern und Klimaanlageneinstellungen ermittelt und nimmt damit mit sich verändernden fahrzeugspezifischen Parametern und Klimaanlageneinstellungen verschiedene Werte an.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
• 1 schematisch den Aufbau eines Fahrzeuges mit einer Klimaanlage und
• 2 das Funktionsprinzip (als Blockdiagramm) zur vollständigen bzw. teilweisen Kompensation/Korrektur der Innenraumtemperaturveränderung im Umluftbetriebsfall (Voll- bzw. Teilumluftbetriebsfall).
• Gemäß der Zeichnung weist eine Klimaanlage 10 für ein Kraftfahrzeug 12 ein Gebläse 14 auf, das in Abhängigkeit von der Stellung einer Frischluft-/Umluftklappe 16 Frischluft aus einem Frischluft-Ansaugkanal 18 oder zusätzlich (teilweise oder vollständig) Umluft aus einem im Innenraum 20 endenden Umluftkanal 21 ansaugt. In Strömungsrichtung betrachtet befindet sich hinter dem Gebläse 14 eine Kühlvorrichtung 22, die einen (nicht dargestellten) Kompressor und einen Verdampfer 23 zum Abkühlen der Ansaugluft aufweist. Hinter dem Verdampfer 23 ist eine (in diesem Bespiel luftseitig gesteuerte) Heizvorrichtung 24 angeordnet. Die abgekühlte Luft durchströmt in Abhängigkeit von der Stellung einer das Stellglied der Heizvorrichtung 24 bildenden Mischklappe 26 einen von zwei zueinander parallel geschalteten Kanälen 28,30 der Heizvorrichtung 24. Einer dieser beiden Kanäle (im Ausführungsbeispiel der Kanal 30) weist einen (z.B. von einem Teil des Motorkühlwassers durchströmten) Wärmetauscher 32 zum Erwärmen der zuvor abgekühlten Luft auf. Hinter dem Wärmetauscher 32 sind die beiden Kanäle 28,30 wieder zusammengeführt. In Strömungsrichtung hinter der Mischklappe 26 schließt sich eine Luftverteilvorrichtung 34 an, die zwei Klappen 36,38 aufweist, um die Luft wahlweise über die Mannanströmöffnungen 40, die Defrosteröffnungen 42 und/oder die Fußraumausströmöffnungen 44 in den Innenraum 20 einzulassen.
• Die Steuerung der gesamten Klimaanlage 10 erfolgt dergestalt, dass eine vorgebbare Solltemperatur für den Innenraum 20 erreicht und gehalten wird. Zu diesem Zweck weist die Klimaanlage 10 einen Innenraumtemperaturfühler 46 auf, der den Istwert der Innenraumtemperatur misst und der z.B. im Steuergerät 48 untergebracht ist. Das Steuergerät 48 verfügt über einen Sollwertgeber 50 zur manuellen Vorgabe des Sollwerts für die Innenraumtemperatur.
• Darüber hinaus weist die Klimaanlage 10 eine Vielzahl von hier nicht näher beschriebenen Sensoren für beispielsweise die Außentemperatur, die Kühlwassertemperatur, Schadstoffkonzentration in der Frischluft, etc. auf. Sämtliche dieser Sensoren sowie der oder die Strömungssensoren sind mit einer zentralen Steuereinheit 52 verbunden, die zumindest einen Ausblastemperaturregler und insbesondere einen Innenraumtemperaturregler mit unterlagerter Ausblastemperaturregelung aufweist und ihrerseits mit den Stellgliedern für die Kühlvorrichtung 22, die Heizvorrichtung 24, das Gebläse 14 sowie die Klappen 16, 26, 36, 38 verbunden ist.
• Bei der zuvor beschriebenen Klimaanlage 10 stellt sich im Frischluftbetrieb innerhalb des Innenraums 20 des Fahrzeuges 12 eine Luftströmung ein, wie sie mittels der Pfeile 54 dargestellt ist. Die dem Innenraum 20 zugeführte Luft entweicht über im Fond des Innenraums 20 angeordnete Öffnungen wieder nach draußen. Das gesamte System ist derart ausgelegt und abgeglichen, dass der vom Innenraumtemperaturfühler 46 im Frischluftbetrieb gelieferte Messwert, gegebenenfalls zur Kompensation von Störgrößen wie z.B. die Sonneneinstrahlung korrigiert, repräsentativ für die Kopfraumtemperatur des Innenraums 20 ist.
• Die Strömungsverhältnisse innerhalb des Innenraums 20 verändern sich gravierend, wenn die Klimaanlage 10 im Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb arbeitet. Dann nämlich bildet sich eine durch die Strömungspfeile 56 dargestellte „Umluftwalze“ im Bereich des Fahrers und Beifahrers, also im Bereich des vorderen Teils des Innenraums 20 aus, was zur Folge hat, dass der Innenraumtemperaturfühler 46 wesentlich stärker als im Frischluftbetriebsfall der aus den Defroster- bzw. Mannanströmöffnungen 42,40 austretenden Luft ausgesetzt ist. Während der wärmeren Monate eines Jahres, also dann, wenn die Klimaanlage 10 zur Kühlung des Innenraums 20 betrieben wird, kann der Innenraumtemperaturfühler 46 im Umluftbetrieb eine gegenüber der tatsächlichen Innenraumtemperatur niedrigere Innenraumtemperatur als im Frischluftbetrieb messen; denn die aus den Luftauslässen im Bereich der Instrumententafel austretende kalte Luft schlägt auf den Messwert des Innenraumtemperaturfühlers 46 wesentlich direkter durch als im Frischluftbetrieb. Umgekehrt kann der Innenraumtemperaturfühler 46 also dann während der kalten Jahreszeit, in der die Klimaanlage zur Erwärmung des Innenraums 20 betrieben wird, im Umluftbetrieb eine gegenüber der tatsächlichen Innenraumtemperatur höhere Innenraumtemperatur als im Frischluftbetrieb messen.
• Die bei Umschaltung vom Frischluftbetrieb auf den Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb jeweils zu erwartende Veränderung des Messsignals des Innenraumtemperaturfühlers kann unter Heranziehung der jeweils aktuell gegebenen fahrzeug- und klimasituationsspezifischen Einflussgrößen wie insbesondere der Luftverteilung, des Luftdurchsatzes, der Lufttemperatur, des Umluftanteils und des strömungstechnischen Verhaltens des Fahrzeuges sowie seines Innenraums für die oben beschriebene Umschaltsituation der Klimaanlage bei Abkühlung (Sommerbetrieb) und Aufheizung bzw. Erwärmung (Winterbetrieb) des Innenraums empirisch bzw. modellbasiert ermittelt/berechnet werden. Damit liegt eine Größe vor, die die auf Grund der jeweils aktuellen fahrzeug- und klimasituationsspezifischen Einflüssen zu erwartenden Veränderungen des Messwerts des Innenraumtemperaturfühlers 46 beschreibt, womit eine Veränderung des vom Innenraumtemperaturfühler 46 gelieferten Messwerts bei und nach einer Umschaltung vom Frischluftbetrieb in den Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb kompensiert werden kann. Unter Berücksichtigung von noch tolerierbaren Abweichungen einer realen Veränderung des Messwerts für den Innenraumtemperatur-Istwert von dessen zu erwartender Veränderung kann somit der veränderte Messwert des Innenraumtemperaturfühlers 46 kompensiert und vollständig korrigiert werden. Hierzu wird ein Plausibilitätsbewertungsbereich definiert, innerhalb dessen die Differenz zwischen realer Veränderung und zu erwartender Veränderung des Innenraumtemperatur-Messwerts (noch) liegen darf, um die Abweichung des Messwerts des Innenraumtemperaturfühlers 46 vollständig zu kompensieren. Erst bei Überschreitung dieses Plausibilitätsbewertungsbereichs wird der Messwert des Innenraumtemperaturfühlers 46 lediglich um den den aktuellen fahrzeug- und klimasituationsspezifischen Einflussgrößen entsprechenden, zuvor berechneten Korrekturwert und die noch zulässige maximale Abweichung von diesem korrigiert; denn die allzu große Abweichung der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Messwerts von der zu erwartenden Veränderung lässt darauf schließen, dass die messtechnisch ermittelte Temperaturveränderung auf andere Einflussfaktoren bzw. Störeinflüsse als ausschließlich der Umluftwalze zurückzuführen ist, womit bei einer in einem solchen Fall vollständigen Kompensation die Klimaanlage bei der weiteren Regelung der Innenraumtemperatur diese anderen Störeinflüsse nicht ausregeln könnte.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges mit einer Klimaanlage, die wahlweise in einem Frischluft-, einem Umluft- oder einem Teilumluftbetrieb betrieben werden kann, wird beim Umschalten aus dem Frischluftbetrieb in den Umluft- bzw. Teilumluftbetrieb der Innenraumtemperatur-Istwert um einen anhand von fahrzeugspezifischen Parametern und aktuellen Klimaanlageneinstellungen ermittelten Korrekturwert korrigiert. Weicht die reale Veränderung des Istwerts der Innenraumtemperatur von deren zu erwartenden Veränderung um weniger als eine vorgebbare Schwelle ab, so wird der Istwert der Innenraumtemperatur um mehr als ein die erwartete Veränderung repräsentierender Korrekturwert, nämlich um die reale Veränderung, korrigiert und damit auf dem Istwert der Innenraumtemperatur vor der Umschaltung gehalten. Weicht aber die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts um mehr als eine maximale Vorgabeschwelle von der zu erwartenden Veränderung des Istwerts ab, so wird der Istwert der Innenraumtemperatur lediglich unter Berücksichtigung des Korrekturwerts und der maximal zulässigen Abweichung (maximale Vorgabeschwelle) korrigiert. Damit werden Störeinflüsse auf den Innenraumtemperatur-Istwert, die nach einer Umschaltung des Klimaanlagenbetriebs auftreten und nicht von der Umschaltung des Klimaanlagenbetriebs herrühren, bei der Innenraumtemperaturregelung berücksichtigt.
• Das zuvor beschriebene Funktionsprinzip der Korrektur des Messwerts des Innenraumtemperaturfühlers im Umluftbetriebsfall ist schematisch als Blockdiagramm in 2 wiedergegeben.
• Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einiger Fallbeispiele weiter erläutert.
• 1. Umschaltung in den Voll- bzw. Teilumluftbetrieb bei Kühlung des Innenraums des Fahrzeuges beispielsweise in der warmen Jahreszeit
  Es sei angenommen, dass der anhand von fahrzeugspezifischen Parametern sowie der aktuellen Klimaanlageneinstellungen ermittelte Korrekturwert +2°C beträgt und dass der Plausibilitätsbewertungsbereich von -2°C bis +2°C beträgt. Das erfindungsgemäß korrigierte Innenraumtemperatursignal ergibt sich dann als Summe aus dem realen Innenraumtemperatursignal und dem Korrekturwert zuzüglich bzw. abzüglich (je nach Vorzeichen) der Differenz zwischen dem Betrag der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts und dem Betrag des Korrekturwerts.
• 1.1 Es sei angenommen, dass die reale Veränderung des Innenraumtemperaturfühlersignals (nachfolgend Innenfühlersignal genannt) der zu erwartenden Veränderung entspricht bzw. identisch mit dieser ist. Es sei beispielsweise angenommen, dass das Innenfühlersignal um 2°C fällt (von beispielsweise 26°C auf 24°C). Die Differenz zwischen der realen Veränderung des Innenfühlersignals und dem Korrekturwert beträgt dann 0°C und liegt somit innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C, so dass sich das korrigierte Innenfühlersignal ergibt zu $$26°\text{C}-2°\text{C}+2°\text{C}+0°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 1.2 Es sei angenommen, dass die reale Veränderung des Innenfühlersignals größer ist als der Korrekturwert aber noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Beispielsweise fällt das Innenfühlersignal um 4°C ab (von z.B. 26°C auf 22°C). Die Differenz zwischen dem Betrag, um den das Innenfühlersignal abfällt, und dem Korrekturwert beträgt dann +2°C, was noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Das korrigierte Innenfühlersignal errechnet sich dann also zu $$26°\text{C}-4°\text{C}+2°\text{C}+2°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 1.3 Es sei angenommen, dass die Veränderung des Innenfühlersignals wesentlich größer ist als der Korrekturwert und die Differenz zwischen beiden Werten nicht mehr innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Beispielsweise fällt das Innenfühlersignal um 6°C von z.B. 26°C auf 20°C ab. Die Differenz zwischen dem Betrag dieser Veränderung des Innenfühlersignals und dem Betrag des Korrekturwerts beträgt 4°C und liegt damit außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C, weshalb das Innenfühlersignal nicht mehr vollständig kompensiert werden kann. Das teilweise kompensierte bzw. korrigierte Innenfühlersignal entspricht dann einer Temperatur von $$26°\text{C}-6°\text{C}+2°\text{C}+2°\text{C}=24°\text{C}.$$

  

  Mit dieser Verfahrensweise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Abkühlung am Innenraumtemperaturfühlerort sich nicht allein aus den Störgrößen im Umluftbetrieb ergeben kann sondern eine allgemeine Abkühlung im Fahrzeug kennzeichnet, die im Innenraumtemperatursignal bei der weiteren Innenraumtemperaturregelung berücksichtigt werden muss.
• 1.4 Es sei angenommen, dass die reale Veränderung des Innenfühlersignals kleiner ist als der Korrekturwert, die Differenz zwischen den Beträgen dieser beiden Größen aber immer noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Das Innenfühlersignal fällt beispielsweise um 1°C (von z.B. 26°C auf 25°C) ab. Die Differenz zwischen dem Betrag dieser Veränderung und dem Betrag der Korrekturgröße beträgt -1°C und liegt damit innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C, kann also ausgeglichen werden, so dass das Innenfühlersignal vollständig korrigiert wird zu $$26°\text{C}-1°\text{C}+2°\text{C}-1°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 1.5 Am Innenfühlersignal ist keine reale Veränderung festzustellen, wobei der Korrekturwert vollständig ausgeglichen werden kann. Beispielsweise bleibt das Innenfühlersignal konstant (Änderung 0K) auf 26°C. Die Differenz zwischen der Änderung des Innenfühlersignals von 0°C und dem Betrag des Korrekturwerts von 2°C ergibt einen Wert von -2°C, was noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, womit das korrigierte Innenfühlersignal sich ergibt zu $$26°\text{C}-0°\text{C}+2°\text{C}-2°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 1.6 Es sei angenommen, dass das Innenfühlersignal sich zu höheren Temperaturwerten hin verändert, was zusammen mit dem Korrekturwert nicht mehr komplett kompensiert werden kann. Beispielsweise steigt das Innenfühlersignal um 1°C an (von z.B. 26°C auf 27°C). Unter Berücksichtigung des Korrekturwerts von +2°C würde sich also ein Anstieg des Innenfühlersignals auf 29°C und damit um 3°C ergeben, was außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C liegt. Damit wird der maximale Abweichungsbetrag des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C für eine Teilkompensation des Innenfühlersignals verwendet, so dass sich dieses ergibt zu $$26°\text{C}+1°\text{C}+2°\text{C}-2°\text{C}=27°\text{C}.$$

  

  Mit dieser Vorgehensweise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass es zu einer der Störgröße „Umluftwalze“ überlagerten Beeinflussung der Innenraumtemperatur gekommen ist, weshalb diese Innenraumtemperaturveränderung bei der weiteren Regelung der Innenraumtemperatur berücksichtigt werden muss.
• 1.7 In diesem Beispiel sei angenommen, dass sich das Innenfühlersignal nicht verändert, jedoch ein Korrekturwert existiert, der insgesamt zu einer Veränderung des Innenfühlersignals führt, welche außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Das Innenfühlersignal bleibt konstant (Änderung von 0°C) bei beispielsweise 26°C. Der für die aktuellen fahrzeugspezifischen Parameter und aktuellen Klimaanlageneinstellungen entsprechende Korrekturwert sei im Gegensatz zu den vorherigen Beispielen +3°C. Damit weicht das um den Korrekturwert korrigierte Innenfühlersignal um einen Betrag ab, der außerhalb des zulässigen Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C liegt. Somit wird das Innenfühlersignal teilweise korrigiert zu $$26°\text{C}-0°\text{C}+3°\text{C}-2°\text{C}=27°\text{C}.$$

  

  Mit dieser Vorgehensweise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass es zu einer der Störgröße „Umluftwalze“ überlagerten Beeinflussung der Innenraumtemperatur gekommen ist, weshalb diese Innenraumtemperaturveränderung bei der weiteren Regelung der Innenraumtemperatur berücksichtigt werden muss.
• 2. Umschaltung in den Voll- bzw. Teilumluftbetrieb bei Erwärmung des Innenraums des Fahrzeuges beispielsweise in der kalten Jahreszeit
  Es sei angenommen, dass der anhand von fahrzeugspezifischen Parametern sowie den aktuellen Klimaanlageneinstellungen ermittelte Korrekturwert -2°C beträgt und dass der Plausibilitätsbewertungsbereich von -2°C bis +2°C beträgt. Das erfindungsgemäß korrigierte Innenraumtemperatursignal ergibt sich dann als Summe auf dem realen Innenraumtemperatursignal und dem Korrekturwert zuzüglich bzw. abzüglich (je nach Vorzeichen) der Differenz zwischen dem Betrag der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts und dem Betrag des Korrekturwerts.
• 2.1 Es sei angenommen, dass die reale Veränderung des Innenraumtemperaturfühlersignals (nachfolgend Innenfühlersignal genannt) der zu erwartenden Veränderung entspricht bzw. identisch mit dieser ist. Es sei beispielsweise angenommen, dass das Innenfühlersignal um 2°C ansteigt (von beispielsweise 26°C auf 28°C). Die Differenz zwischen der realen Veränderung des Innenfühlersignals und dem Korrekturwert beträgt dann 0°C und liegt somit innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von - 2°C bis +2°C, so dass sich das korrigierte Innenfühlersignal ergibt zu $$26°\text{C}+2°\text{C}-2°\text{C}+0°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 2.2 Es sei angenommen, dass die reale Veränderung des Innenfühlersignals größer ist als der Korrekturwert aber noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Beispielsweise steigt das Innenfühlersignal um 4°C an (von z.B. 26°C auf 30°C). Die Differenz zwischen dem Betrag, um den das Innenfühlersignal abfällt, und dem Korrekturwert beträgt dann -2°C, was noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Das korrigierte Innenfühlersignal errechnet sich dann also zu $$26°\text{C}+4°\text{C}-2°\text{C}-2°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 2.3 Es sei angenommen, dass die Veränderung des Innenfühlersignals wesentlich größer ist als der Korrekturwert und die Differenz zwischen beiden Werten nicht mehr innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Beispielsweise steigt das Innenfühlersignal um 6°C von z.B. 26°C auf 32°C an. Die Differenz zwischen dem Betrag dieser Veränderung des Innenfühlersignals und dem Betrag des Korrekturwerts beträgt -4°C und liegt damit außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C, weshalb das Innenfühlersignal nicht mehr vollständig kompensiert werden kann. Das teilweise kompensierte bzw. korrigierte Innenfühlersignal entspricht dann einer Temperatur von $$26°\text{C}+6°\text{C}-2°\text{C}-2°\text{C}=28°\text{C}.$$

  

  Mit dieser Verfahrensweise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Erwärmung am Innenraumtemperaturfühlerort sich nicht allein aus den Störgrößen im Umluftbetrieb ergeben kann sondern eine allgemeine Erwärmung im Fahrzeug kennzeichnet, die im Innenraumtemperatursignal bei der weiteren Innenraumtemperaturregelung berücksichtigt werden muss.
• 2.4 Es sei angenommen, dass die reale Veränderung des Innenfühlersignals kleiner ist als der Korrekturwert, die Differenz zwischen den Beträgen dieser beiden Größen aber immer noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Das Innenfühlersignal steigt beispielsweise um 1°C (von z.B. 26°C auf 27°C) an. Die Differenz zwischen dem Betrag dieser Veränderung und dem Betrag der Korrekturgröße beträgt +1°C und liegt damit innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C, kann also ausgeglichen werden, so dass das Innenfühlersignal vollständig korrigiert wird zu $$26°\text{C}+1°\text{C}-2°\text{C}+1°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 2.5 Am Innenfühlersignal ist keine reale Veränderung festzustellen, wobei der Korrekturwert vollständig ausgeglichen werden kann. Beispielsweise bleibt das Innenfühlersignal konstant (Änderung 0°C) auf 26°C. Die Differenz zwischen der Änderung des Innenfühlersignals von 0°C und dem Betrag des Korrekturwerts von -2°C ergibt einen Wert von +2°C, was noch innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, womit das korrigierte Innenfühlersignal sich ergibt zu $$26°\text{C}+0°\text{C}-2°\text{C}+2°\text{C}=26°\text{C}.$$

  
• 2.6 Es sei angenommen, dass das Innenfühlersignal sich zu niedrigeren Temperaturwerten hin verändert, was zusammen mit dem Korrekturwert nicht mehr komplett kompensiert werden kann. Beispielsweise fällt das Innenfühlersignal um 1°C ab (von z.B. 26°C auf 25°C). Unter Berücksichtigung des Korrekturwerts von -2°C würde sich also ein Abfall des Innenfühlersignals auf 23°C und damit um 3°C ergeben, was außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C liegt. Damit wird der maximale Abweichungsbetrag des Plausibilitätsbewertungsbereichs von +2°C für eine Teilkompensation des Innenfühlersignals verwendet, so dass sich dieses ergibt zu $$26°\text{C}-1°\text{C}-2°\text{C}+2°\text{C}=25°\text{C}.$$

  

  Mit dieser Vorgehensweise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass es zu einer der Störgröße „Umluftwalze“ überlagerten Beeinflussung der Innenraumtemperatur gekommen ist, weshalb diese Innenraumtemperaturveränderung bei der weiteren Regelung der Innenraumtemperatur berücksichtigt werden muss.
• 2.7 Für dieses Beispiel wird im Unterschied zu den vorherigen Beispielen ein Korrekturwert von -3°C angenommen und ferner angenommen, dass sich das Innenfühlersignal nicht verändert, jedoch ein Korrekturwert existiert, der insgesamt zu einer Veränderung des Innenfühlersignals führt, welche außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt. Das Innenfühlersignal bleibt konstant (Änderung von 0°C) bei beispielsweise 26°C. Der für die aktuellen fahrzeugspezifischen Parameter und aktuellen Klimaanlageneinstellungen entsprechende Korrekturwert sei -3°C. Damit weicht das um den Korrekturwert korrigierte Innenfühlersignal um einen Betrag ab, der außerhalb des zulässigen Plausibilitätsbewertungsbereichs von -2°C bis +2°C liegt. Somit wird das Innenfühlersignal teilweise korrigiert zu $$26°\text{C}+0°\text{C}-3°\text{C}+2°\text{C}=25°\text{C}.$$

  

  Mit dieser Vorgehensweise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass es zu einer der Störgröße „Umluftwalze“ überlagerten Beeinflussung der Innenraumtemperatur gekommen ist, weshalb diese Innenraumtemperaturveränderung bei der weiteren Regelung der Innenraumtemperatur berücksichtigt werden muss.
• Bezugszeichenliste

10

Fahrzeug-Klimaanlage

12

Kraftfahrzeug

14

Gebläse

16

Frischluft-/Umluftklappe

18

Frischluft-Ansaugkanal

20

Innenraum

21

Umluftkanal

22

Kühlvorrichtung

23

Verdampfer

24

Heizvorrichtung

26

Mischklappe

28

Kanal

30

Kanal

32

Wärmetauscher

34

Luftverteilvorrichtung

36

Klappe

38

Klappe

40

Mannanströmöffnung

42

Defrosteröffnung

44

Fußraumausströmöffnung

46

Innenraumtemperaturfühler

48

Steuergerät

50

Sollwertgeber für die Innenraumtemperatur

52

Steuereinheit

Claims (2)

1. Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges mit einer Klimaanlage, die wahlweise in einem Frischluft-, einem Umluft- oder einem Teilumluftbetrieb arbeitet, wobei bei dem Verfahren - mittels eines Sollwertgebers (50) ein Sollwert für die Innenraumtemperatur des Fahrzeuges (12) vorgegeben wird, - mittels eines Innenraumtemperaturfühlers (46) ein die Temperatur im Innenraum (20) oder innerhalb eines Teilbereichs des Innenraums (20) repräsentierender Innenraumtemperatur-Istwert ermittelt wird und - im Frischluftbetrieb der Klimaanlage (10) die Temperatur im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) unter Verwendung des Innenraumtemperatur-Istwerts auf den Innenraumtemperatur-Sollwert geregelt wird, - wobei eine nach einer Umschaltung vom Frischluftbetrieb auf den Umluft- oder Teilumluftbetrieb zu erwartende Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts gegenüber dem Istwert der Innenraumtemperatur vor oder bei der Umschaltung als ein anhand von fahrzeugspezifischen Parametern und Klimaanlageneinstellungen ermittelter Korrekturwert zur Kompensation einer realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, - dass ein Plausibilitätsbewertungsbereich definiert wird, der denjenigen Bereich um den erwartungsgemäß veränderten Innenraumtemperatur-Istwert angibt, um den die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts von der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts abweichen darf, damit die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts vollständig kompensiert wird, - dass die Differenz zwischen der realen Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts und der zu erwartenden Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts ermittelt und mit dem Plausibilitätsbewertungsbereich verglichen wird, wobei die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts vollständig kompensiert wird, wenn die Differenz innerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, und die reale Veränderung des Innenraumtemperatur-Istwerts um den Korrekturwert und die gemäß dem Plausibilitätsbewertungsbereich maximal zulässige Abweichung lediglich teilweise kompensiert wird, wenn die Differenz außerhalb des Plausibilitätsbewertungsbereichs liegt, und - dass im Umluft- oder Teilumluftbetrieb der Klimaanlage (10) die Temperatur im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) unter Verwendung des vollständig kompensierten oder teilweise kompensierten Innenraumtemperatur-Istwerts auf den Innenraumtemperatur-Sollwert geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert in Abhängigkeit von den bei der Umschaltung der Klimaanlage (10) vom Frischluftbetrieb in den Umluft- oder Teilumluftbetrieb jeweils aktuell gegebenen fahrzeugspezifischen Parametern und Klimaanlageneinstellungen ermittelt wird und damit mit sich verändernden fahrzeugspezifischen Parametern und Klimaanlageneinstellungen verschiedene Werte annimmt.

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