DE102010030663A1 - Method for operating temperature controller of e.g. fuel-operated heater in vehicle, involves setting tempering process of controller as function of rate of change of temperature and power current of vehicle interior region - Google Patents

Method for operating temperature controller of e.g. fuel-operated heater in vehicle, involves setting tempering process of controller as function of rate of change of temperature and power current of vehicle interior region Download PDF

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Abstract

The method involves setting tempering process i.e. inlet flow process, of a temperature controller (G) of a vehicle as a function of a rate of change of temperature of a tempered vehicle interior region (S) and power current (Q-verl) of the tempered vehicle interior region of the vehicle. The power current of the tampered vehicle interior region is determined based on power (Q-zu) of the temperature controller, where power of the temperature controller is determined based on a nominal rate of change of temperature in the tempered vehicle interior region.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Temperiergeräts, insbesondere für ein Fahrzeug.The present invention relates to a method for operating a temperature control device, in particular for a vehicle.

Aus dem Stand der Technik bekannte Temperiergeräte mit Temperierleistungsregelung sind mit einer Mehrzahl von Temperierleistungsstufen ausgestattet, die eingestellt bzw. zwischen denen umgeschaltet werden kann. Beispielsweise sind Fahrzeugheizgeräte bekannt, die als Standheizung oder als Zuheizer betrieben werden, um vor bzw. während des Betriebs eines Fahrzeugs eine ausreichende Erwärmung beispielsweise des Fahrzeuginnenraums zu gewährleisten. Diese Fahrzeugheizgeräte können brennstoffbetrieben sein und bei ihnen können in Abhängigkeit vom erforderlichen Wärmebedarf verschiedene Heizleistungsstufen eingestellt bzw. zwischen diesen umgeschaltet werden, wobei bei großem Wärmebedarf mit Heizleistungsstufen höherer Heizleistung und bei geringerem Wärmebedarf mit Heizleistungsstufen geringerer Heizleistung gearbeitet werden kann.From the prior art known temperature control with Temperierleistungsregelung are equipped with a plurality of Temperierleistungsstufen that can be set or switched between them. For example, vehicle heaters are known, which are operated as a heater or as a heater to ensure before or during operation of a vehicle sufficient heating, for example, the vehicle interior. These vehicle heaters can be fuel-operated and with them, depending on the required heat demand different heating power levels can be set or switched between them, which can be used at high heat demand with Heizleistungsstufen higher heating power and lower heat demand with Heizleistungsstufen lower heating power.

Insbesondere bei Temperiergeräten mit einer Mehrzahl von Temperierleistungsstufen, aber auch bei Temperiergeräten mit stufenlos einstellbarer Temperierleistung ergibt sich das Problem, dass durch die Temperierleistungsregelung größere Abweichungen zwischen dem gemessenen Wert einer Temperatur und einem Soll-Wert dieser Temperatur oder/und größere Abweichungen zwischen einer ermittelten Änderungsrate der Temperatur und einer Soll-Änderungsrate dieser Temperatur auftreten können. Derartige unerwünschte Abweichungen können beispielsweise während Übergangsphasen zu einem zu erreichenden Temperaturwert (Abkühl- oder Aufheizphase) oder dann, wenn eine Temperatur nach Erreichen eines gewünschten Werts konstant gehalten werden soll, beispielsweise im Anschluss an eine Abkühl- oder Aufheizphase, auftreten.In particular, in tempering with a plurality of Temperierleistungsstufen, but also in tempering with continuously adjustable tempering results in the problem that by the Temperierleistungsregelung larger deviations between the measured value of a temperature and a target value of this temperature and / or larger deviations between a determined rate of change the temperature and a desired rate of change of this temperature can occur. Such undesirable deviations can occur, for example, during transition phases to a temperature value to be achieved (cooling or heating phase) or when a temperature is to be kept constant after reaching a desired value, for example following a cooling or heating phase.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Temperiergeräts bereitzustellen, welches es ermöglicht, die Temperatur in einem zu temperierenden Systembereich in einfacher, genauer und zuverlässiger Weise einzustellen.It is an object of the present invention to provide a method for operating a temperature control device, which makes it possible to adjust the temperature in a system area to be tempered in a simple, accurate and reliable manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Temperiergeräts, insbesondere für ein Fahrzeug, bei welchem Verfahren die Temperierleistung des Temperiergeräts eingestellt wird in Abhängigkeit von der Änderungsrate der Temperatur eines zu temperierenden Systembereichs und einer Leistungsbilanzgröße dieses Systembereichs.According to the invention, the object of the present invention is achieved by a method for operating a temperature control unit, in particular for a vehicle, in which method the temperature control of the temperature control unit is set as a function of the rate of change of the temperature of a system area to be tempered and a power balance size of this system area.

Dabei wird hier, wie auch vorstehend und nachfolgend, unter der Änderungsrate einer Größe die Ableitung dieser Größe nach der Zeit, also annähend die absolute Änderung dieser Größe pro Zeiteinheit, verstanden. Durch Berücksichtigung der Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs und einer Leistungsbilanzgröße dieses Systembereichs ist eine Temperierleistungsregelung für den Systembereich möglich, durch die unerwünschte Abweichungen zwischen einer gemessenen Temperatur des zu temperierenden Systembereichs und einer Soll-Temperatur des zu temperierenden Systembereichs in einfacher, genauer und zuverlässiger Weise weitgehend vermeidbar sind.Here, as well as above and below, the rate of change of a variable is understood to be the derivative of this quantity according to time, that is, approximately the absolute change of this quantity per unit of time. By taking into account the rate of change of the temperature of the system area to be tempered and a power balance of this system area, a tempering power control for the system area is possible by the undesired deviations between a measured temperature of the system area to be tempered and a desired temperature of the system area to be tempered in a simpler, more accurate and more reliable manner Way are largely avoidable.

Vorteilhafterweise sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass die Leistungsbilanzgröße des Systembereichs bestimmt ist durch nicht durch Betreiben des Temperiergeräts in den Systembereich eingetragene Leistung oder/und aus dem Systembereich ausgetragene Leistung. Durch die Berücksichtigung der nicht durch Betreiben des Temperiergeräts in den Systembereich eingetragenen oder/und der aus dem Systembereich ausgetragenen Leistung in der Leistungsbilanzgröße werden die angegebenen Vorteile noch besser erreicht und insbesondere unerwünschte Abweichungen von einer Soll-Temperatur oder/und von einer Soll-Änderungsrate der Temperatur noch besser weitgehend verhindert.Advantageously, the method according to the invention provides that the power balance size of the system area is determined by power not entered into the system area by operation of the temperature control unit and / or power discharged from the system area. By taking into account the not included in the system area by operating the temperature control and / or discharged from the system area power in the power balance size the specified benefits are better achieved and in particular undesirable deviations from a target temperature and / or of a target rate of change Temperature even better prevented largely.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vorteilhafterweise ferner vor, dass zur Leistungsbilanzgröße des Systembereichs die nicht durch Betreiben des Temperiergeräts in den Systembereich eingetragene Leistung oder/und eine durch einen Medienstrom aus dem Systembereich ausgetragene Leistung oder/und eine Verlustleistung des Systembereichs beitragen. Durch die noch genauere Berücksichtigung dieser in den Systembereich ein- oder aus diesem ausgetragenen Leistungen in der Leistungsbilanzgröße werden die angegebenen Vorteile noch besser erreicht und werden insbesondere unerwünschte Abweichungen von einer Soll-Temperatur oder/und von einer Soll-Änderungsrate der Temperatur noch besser weitgehend verhindert.The method according to the invention advantageously also provides for the power balance of the system area to be affected by the power not entered into the system area by operation of the temperature control unit and / or a power discharged from the system area by a media flow and / or a power loss of the system area. Due to the even more accurate consideration of these in the system area on or discharged from this services in the power balance size the specified benefits are better achieved and in particular unwanted deviations from a target temperature and / or from a target rate of change of temperature even better prevented largely ,

Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise die Leistungsbilanzgröße des Systembereichs für einen Berechnungszyklus auf der Grundlage der Temperierleistung des Temperiergeräts für diesen Berechnungszyklus ermittelt. Die Temperierleistung des Temperiergeräts für einen Berechnungszyklus ist leicht ermittelbar, was zur einfachen und genauen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beiträgt. Dadurch werden die angegebenen Vorteile der Erfindung, wie das Verhindern unerwünschter Abweichungen von der Soll-Temperatur, noch besser erreicht.Furthermore, in the method according to the invention, the power balance size of the system area is advantageously determined for a calculation cycle on the basis of the temperature control of the temperature control unit for this calculation cycle. The temperature control of the temperature for a calculation cycle can be easily determined, which contributes to the simple and accurate implementation of the method according to the invention. Thereby, the stated advantages of the invention, such as the prevention of undesired deviations from the desired temperature, are achieved even better.

Weiterhin wird die Leistungsbilanzgröße des Systembereichs für einen Berechnungszyklus vorteilhafterweise auf der Grundlage der Temperierleistung des Temperiergeräts für diesen Berechnungszyklus und der Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs für diesen Berechnungszyklus ermittelt. Durch die zusätzliche Berücksichtigung der Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs für den Berechnungszyklus, welche leicht beispielsweise durch eine mindestens einen Temperatursensor, einen Speicher und eine Berechnungseinheit umfassende Anordnung ermittelt werden kann, ist die Leistungsbilanzgröße des Systembereichs noch genauer ermittelbar und somit die Temperierleistung des Temperiergeräts noch genauer einstellbar. Furthermore, the power balance size of the system area for one calculation cycle is advantageously determined on the basis of the temperature control of the temperature control unit for this calculation cycle and the rate of change of the temperature of the system area to be tempered for this calculation cycle. By additionally taking into account the rate of change of the temperature of the system area to be tempered for the calculation cycle, which can easily be determined, for example, by an arrangement comprising at least one temperature sensor, a memory and a calculation unit, the power balance of the system area can be determined even more accurately, and thus the temperature control of the temperature control unit even more precisely adjustable.

Vorteilhafterweise sieht das Verfahren ferner vor, dass die Temperierleistung des Temperiergeräts für einen Berechnungszyklus auf der Grundlage der Leistungsbilanzgröße des Systembereichs für einen vorangehenden Berechnungszyklus ermittelt wird. Durch die Berücksichtigung der Leistungsbilanzgröße für einen vorangehenden Berechnungszyklus wird die Temperierleistung des Temperiergeräts für einen Berechnungszyklus mit verbesserter Genauigkeit ermittelt und werden auch die übrigen Vorteile der Erfindung noch besser erreicht.Advantageously, the method further provides that the temperature control of the temperature control device is determined for a calculation cycle on the basis of the power balance size of the system area for a previous calculation cycle. By taking into account the power balance size for a previous calculation cycle, the temperature control of the temperature control device for a calculation cycle with improved accuracy is determined and the other advantages of the invention are achieved even better.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner vorteilhaft, wenn die Temperierleistung des Temperiergeräts für einen Berechnungszyklus ermittelt wird auf der Grundlage einer Soll-Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs für diesen Berechnungszyklus. Durch die Berücksichtigung einer Soll-Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs für den Berechnungszyklus ist die Temperierleistung des Temperiergeräts für den Berechnungszyklus mit weiter verbesserter Genauigkeit ermittelbar und werden die übrigen Vorteile der Erfindung noch besser erreicht.In the method according to the invention, it is also advantageous if the temperature control of the temperature control is determined for a calculation cycle on the basis of a target rate of change of the temperature of the system area to be tempered for this calculation cycle. By taking into account a desired rate of change of the temperature of the system area to be tempered for the calculation cycle, the temperature control of the temperature control unit for the calculation cycle can be determined with further improved accuracy and the remaining advantages of the invention are even better achieved.

Ferner wird bei dem Verfahren vorteilhafterweise die Temperierleistung des. Temperiergeräts für einen Berechnungszyklus auf der Grundlage des Zusammenhangs Qzu(t) = K × Tsoll(t) + B(t – 1) ermittelt, wobei K ein vorbestimmter Faktor, Tsoll(t) die Soll-Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs für diesen Berechnungszyklus und B(t – 1) die Leistungsbilanzgröße des Systembereichs für den vorangehenden Berechnungszyklus ist, und wobei B(t – 1) = –Hein(t – 1) + Haus(t – 1) + Qverl(t – 1), wobei Hein(t – 1) die nicht durch Betreiben des Temperiergerätes in den Systembereich eingetragene Leistung für den vorangehenden Berechnungszyklus, Haus(t – 1) die durch einen Medienstrom aus dem Systembereich ausgetragene Leistung für den vorangehenden Berechnungszyklus und Qverl(t – 1) die Verlustleistung des Systembereichs für den vorangehenden Berechnungszyklus ist. Dadurch ist eine Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs durch Ermittlung der zu ihrer Herbeiführung nötigen Temperierleistung des Temperiergeräts unter Berücksichtigung der relevanten in den Systembereich eingetragenen und aus diesem ausgetragenen Wärmeleistungskomponenten in dem Systembereich realisierbar.Furthermore, in the method advantageously the temperature control of the. Temperiergeräts for a calculation cycle on the basis of the context Q to (t) = K × T soll (t) + B (t - 1) where K is a predetermined factor, T soll (t) is the target rate of change of the temperature of the system area to be tempered for that calculation cycle, and B (t-1) is the power balance size of the system area for the previous calculation cycle, and B (t - 1) = a H (t - 1) + H of (t - 1) + Q ET (t - 1), where H is a (t-1) power not entered into the system area by operation of the temperature control unit for the previous calculation cycle , H out (t-1) the power discharged from the system area by a media flow for the previous calculation cycle and Q verl (t-1) 1) is the power dissipation of the system area for the previous calculation cycle. As a result, a rate of change in the temperature of the system area to be tempered can be realized by determining the temperature control of the temperature control unit required for its induction, taking into account the relevant thermal power components introduced into and discharged from the system area in the system area.

Um zu verhindern, dass bei einer Temperierleistungsregelung in einem Systembereich unerwünschte Abweichungen von einer Soll-Temperatur oder/und von einer Soll-Änderungsrate der Temperatur auftreten, ist es nötig, in den Systembereich eingetragene und aus dem Systembereich ausgetragene Wärmeleistungen zu betrachten. Dabei sind insbesondere folgende Leistungen von Bedeutung: In den Systembereich durch Betreiben eines Temperiergeräts eingetragene oder aus dem Systembereich durch Betreiben des Temperiergeräts ausgetragene Wärmeleistung, in den Systembereich durch einen Medienstrom eingetragene oder aus dem Systembereich durch einen Medienstrom ausgetragene Wärmeleistung sowie Wärmeleistungseinträge in den Systembereich und Wärmeleistungsausträge aus dem Systembereich, die weder durch Betreiben eines Temperergeräts, noch durch einen Medienstrom verursacht sind, wie z. B. durch Strahlung aus der Umgebung des Systembereichs aufgenommene oder an diese Umgebung abgegebene Wärmeleistung. Je genauer diese Wärmeleistungskomponenten gemessen oder abgeschätzt werden können, desto genauer lässt sich die insgesamt während eines bestimmten Zeitraums aufgetretene Änderung der inneren Energie in dem Systembereich ermitteln. Wenn darüber hinaus die Wärmekapazitäten und Massen der in dem Systembereich vorhandenen Materialien bekannt sind, lässt sich so die resultierende Temperaturänderung in dem Systembereich berechnen. Weiterhin ermöglicht es diese Betrachtung, die durch das Temperiergerät eingetragene oder durch das Temperiergerät ausgetragene Wärmeenergie so einzustellen, dass eine gewünschte Temperaturänderung oder/und Temperaturänderungsrate innerhalb eines bestimmten Zeitraums erreicht wird.In order to prevent unwanted deviations from a desired temperature and / or from a desired rate of change of the temperature during a temperature control in a system area, it is necessary to consider heat outputs entered in the system area and discharged from the system area. In particular, the following services are of importance: Into the system area by operating a tempering registered or discharged from the system area by operating the temperature control heat, registered in the system area by a media stream or discharged from the system area by a media flow heat output and heat capacity entries in the system area and Wärmeleistungsausträge from the system area, which are caused neither by operating a Temperergeräts, nor by a media stream, such. B. absorbed by radiation from the environment of the system area or delivered to this environment heat output. The more accurately these thermal power components can be measured or estimated, the more accurately can the total change in internal energy in the system area that has occurred during a particular period of time be determined. Moreover, if the heat capacities and masses of the materials present in the system area are known, then the resulting temperature change in the system area can be calculated. Furthermore, this consideration makes it possible to adjust the heat energy introduced by the temperature control unit or discharged by the temperature control unit in such a way that a desired temperature change and / or temperature change rate is achieved within a certain period of time.

Zu erwähnen ist, dass das Erreichen einer gewünschten Temperaturänderung oder/und Temperaturänderungsrate in dem Systembereich innerhalb eines bestimmten Zeitraums voraussetzt, dass in diesem Zeitraum jede angestrebte Wärmemenge zu- oder abgeführt werden kann, dass also die zuzuführende angestrebte Wärmemenge kontinuierlich einstellbar ist. Dies lässt sich idealerweise durch ein Temperiergerät mit stufenlos oder zumindest fein abgestuft einstellbarer Temperierleistung erreichen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch vorteilhaft zum Betrieb von Temperiergeräten mit einer Mehrzahl von Temperierleistungsstufen eingesetzt werden. Wenn keine der einstellbaren Temperierleistungsstufen die gewünschte Temperierleistung bereitstellen kann, ermöglicht es das Verfahren beispielsweise, die Temperierleistung für einen Berechnungszyklus auf eine Stufe zu regeln, deren Temperierleistung nur wenig kleiner als die zur Realisierung einer bestimmten Temperatur oder/und Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs erforderliche Temperierleistung des Temperiergeräts ist, und dadurch die erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen. Dies gelingt um so besser, je kleiner der Abstand zwischen benachbarten Temperaturleistungsstufen ist.It should be noted that the achievement of a desired temperature change and / or temperature change rate in the system area within a certain period presupposes that in this period any desired amount of heat can be added or removed, ie supplied desired amount of heat is continuously adjustable. This can ideally be achieved by a temperature control unit with stepless or at least finely graduated adjustable temperature control. The method according to the invention can also be advantageously used for the operation of temperature control devices having a plurality of tempering power stages. If none of the adjustable Temperierleistungsstufen can provide the desired temperature control, the method allows, for example, the tempering for a calculation cycle to control a level whose tempering only slightly smaller than that for realizing a certain temperature and / or rate of change of the temperature of the system area to be tempered required temperature control of the temperature control, and thereby achieve the advantages of the invention. This is all the better the smaller the distance between adjacent temperature power stages.

Zu erwähnen ist weiterhin, dass die durch ein Temperiergerät in den Systembereich eingetragene oder durch das Temperiergerät aus diesem ausgetragene Wärmeleistung ebenso wie die durch einen geregelten Medienstrom in den Systembereich eingetragene oder durch den Medienstrom aus diesem ausgetragene Wärmeleistung einfach und relativ genau ermittelbar sind, wohingegen Wärmeleistungen, die in einem bestimmten Zeitraum durch Wärmeleitung, -strahlung oder Konvektion, die nicht durch ein Temperiergerät oder einen geregelten Medienstrom verursacht werden, in das System eingetragen oder aus dem System ausgetragen werden, nur mit großem technischem Aufwand oder/und nur sehr ungenau durch Schätzungen ermittelt werden können. Es ist daher ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Temperiergeräts, dass dabei die Temperierleistung des Temperiergeräts in Abhängigkeit von der Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs und einer Leistungsbilanzgröße dieses Systembereichs eingestellt wird, ohne dass derartiger technischer Aufwand oder/und Schätzungen erforderlich sind.It should also be mentioned that the thermal power introduced into the system area by a temperature control unit or discharged therefrom by the temperature control unit can be easily and relatively accurately determined, as well as the heat output introduced into the system area by a regulated media flow or discharged through the media flow, whereas heat outputs which are introduced into the system or discharged from the system by heat conduction, radiation or convection, which are not caused by a temperature control unit or a regulated medium flow, within a certain period of time, only with great technical effort and / or only with very inaccurate estimates can be determined. It is therefore an advantage of the method according to the invention for operating a temperature control unit that the tempering capacity of the temperature control unit is set as a function of the rate of change of the temperature of the system area to be tempered and a power balance size of this system area, without requiring such technical effort and / or estimates.

Es ist anzumerken, dass das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft für beliebige Temperiergeräte einsetzbar ist, insbesondere für Klimatisierungsgeräte, Kühlanlagen wie Kühlschränke und -räume, ebenso wie für Heizgeräte, insbesondere Fahrzeugheizgeräte, wie zum Beispiel Standheizgeräte oder Zuheizer. Weiterhin ist das Verfahren zum Betreiben eines Temperiergeräts vorteilhaft einsetzbar zum Temperieren von Wohnmobilen und Gebäuden. Das Verfahren ist, wenn es zum Betreiben eines Temperiergeräts für ein Fahrzeug angewandt wird, nicht nur in einem Frischluftbetrieb, sondern auch in einem Umluftbetrieb vorteilhaft anwendbar. In diesem Fall entfallen in der obigen Betrachtung die dem Frischluft-Medienstrom zugeordneten Komponenten bzw. sind durch entsprechende dem Umluft-Medienstrom zugeordnete Komponenten zu ersetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere auch dann vorteilhaft einsetzbar, wenn plötzliche Wärmeleistungszuströme in den zu temperierenden Systembereich oder plötzliche Wärmeleistungsabströme aus diesem auftreten. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Temperiergerät sowohl zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeugs als auch zum Temperieren eines in dem Fahrzeug vorhandenen Motors verwendet wird. Für derartige Temperiergeräte kann, beispielsweise wenn diese zum Heizen des Fahrzeuginnenraums eingesetzt werden, ein durch das Vorheizen des Fahrzeugmotors verursachtes vorübergehendes Absinken der tatsächlichen Temperaturkurve beobachtet werden.It should be noted that the method according to the invention can advantageously be used for any tempering devices, in particular for air-conditioning devices, cooling systems such as refrigerators and rooms, as well as for heaters, in particular vehicle heaters, such as auxiliary heaters or heaters. Furthermore, the method for operating a temperature control can be used advantageously for controlling the temperature of motorhomes and buildings. The method, when applied to operating a temperature control apparatus for a vehicle, is advantageously applicable not only in a fresh air operation but also in a recirculation operation. In this case, in the above consideration, the components associated with the fresh air media flow are eliminated or are to be replaced by corresponding components assigned to the circulating air media flow. The method according to the invention can also be used advantageously in particular if sudden heat power inflows into the system area to be tempered or sudden heat output outflows occur therefrom. This is the case, for example, when the temperature control unit is used both for controlling the temperature of an interior of a vehicle and for controlling the temperature of an engine present in the vehicle. For such temperature control, for example, when they are used for heating the vehicle interior, caused by the preheating of the vehicle engine temporary drop in the actual temperature curve can be observed.

Ferner ist zu bemerken, dass es eine Mehrzahl von im Rahmen der Erfindung vorteilhaft anwendbaren Verfahren zum Ermitteln einer tatsächlichen Änderungsrate der Temperatur auf Grundlage von Temperatursensorwerten gibt. So lässt sich beispielsweise eine Änderungsrate der Temperatur Θ(t) des zu temperierenden Systembereichs für einen Berechnungszyklus t annähernd ermitteln als Quotient aus einer in Bezug auf den vorangehenden Berechnungszyklus ermittelten Temperaturdifferenz Θ(t) – Θ(t – 1) und dem zeitlichen Abstand t – (t – 1) zwischen beiden Berechnungszyklen.It is further to be noted that there are a plurality of methods advantageously applicable within the scope of the invention for determining an actual rate of change of the temperature based on temperature sensor values. Thus, for example, a rate of change of the temperature Θ (t) of the system area to be tempered for a calculation cycle t can be approximately determined as the quotient of a temperature difference Θ (t) - Θ (t-1) determined with respect to the preceding calculation cycle and the time interval t - (t - 1) between both calculation cycles.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende 1 detailliert beschrieben, welche in schematischer Darstellung den zu temperierenden Systembereich, die Wärmeleistungsein- und -austrage in diesen bzw. aus diesem, ein Temperiergerät und einen Temperatursensor gemäß dieser Ausführungsform darstellt.An embodiment of the present invention will be described below with reference to the attached 1 Described in detail, which represents in a schematic representation of the system area to be tempered, the heat input and output in this and this, a temperature control unit and a temperature sensor according to this embodiment.

Die 1 zeigt einen zu temperierenden Systembereich S, der in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der zu beheizende Innenraum eines Fahrzeugs ist. Das an Hand von 1 zu verdeutlichende Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines Temperiergeräts wird für den Fall erläutert, dass die Temperatur des Fahrzeuginnenraums oberhalb der Fahrzeugaußentemperatur liegt. 1 zeigt ein vorzugsweise brennstoffbetriebenes Heizgerät G für das Fahrzeug zum Heizen des Fahrzeuginnenraums S sowie einen Temperatursensor D, der periodisch in kurzen Abständen die Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum S misst. Die dem Innenraum durch das Heizgerät G zugeführte Heizleistung Qzu ist als Pfeil in Richtung auf den Innenraum hin dargestellt.The 1 shows a system area S to be tempered, which is to be heated interior of a vehicle in one embodiment of the invention. The on hand of 1 to be clarified embodiment of a method for operating a temperature control is explained for the case that the temperature of the vehicle interior is above the vehicle outside temperature. 1 shows a preferably fuel-powered heater G for the vehicle for heating the vehicle interior S and a temperature sensor D, which periodically measures the air temperature in the passenger compartment S at short intervals. The interior of the supplied heating power by the heater G Q to be shown as an arrow in the direction of the interior space.

In 1 ist das Heizgerät im Frischluftbetrieb dargestellt, wobei Hein die nicht durch Betreiben des Heizgeräts in den Innenraum eingetragene Wärmeleistung bezeichnet, die insbesondere die durch einen erwärmten Frischluftstrom und die durch Sonneneinstrahlung zugeführte Wärmeleistung umfasst, und wobei Haus die durch den Abluftstrom aus dem Innenraum ausgetragene Wärmeleistung bezeichnet. Sonstige nicht durch Betreiben des Heizgerätes und nicht durch den Medienstrom verursachte Wärmeleistungsabflüsse aus dem Fahrzeuginnenraum sind in 1 durch die Verlustleistung Qverl des Systembereichs dargestellt. Sie umfassen insbesondere Leistungsverluste durch Wärmeableitung aus dem Fahrzeuginnenraum an die Umgebung des Fahrzeugs. Es sei darauf hingewiesen, dass sich bei Anwendung des Verfahrens auf ein Klimatisierungsgerät, beispielsweise eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, die Richtung des in 1 als Pfeil dargestellten Wärmeleistungsstroms Qzu umkehrt. Die Richtung des als Pfeil dargestellten Leistungsstroms Qverl kehrt sich um, sobald die Innenraumtemperatur unterhalb der Außentemperatur liegt.In 1 the heater is shown in the fresh air mode, wherein H denotes a not registered by operating the heater in the interior heat output, in particular the by a heated fresh air flow and supplied by solar heat output, and wherein Haus refers to the discharged by the exhaust air flow from the interior heat output. Other thermal power outflows from the vehicle interior not caused by operation of the heater and not by the media flow are in 1 represented by the power loss Q verl of the system area. In particular, they include power losses due to heat dissipation from the vehicle interior to the surroundings of the vehicle. It should be noted that when applying the method to an air-conditioning device, for example an air-conditioning system for a vehicle, the direction of the in 1 to reverse as an arrow Q shown heat output current. The direction of the power current Q.sub.verl shown as an arrow reverses as soon as the interior temperature is below the outside temperature.

In dem an Hand von 1 erläuterten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wärmeleistung, die durch das Heizgerät in einem Berechnungszyklus t zugeführt wird, damit bis zu einem folgenden Berechnungszyklus t + 1 eine vorbestimmten Temperatur oder/und Änderungsrate der Temperatur im Fahrzeuginnenraum erreicht wird, vorzugsweise auf Grundlage der durch den Temperatursensor in den Berechnungszyklen t und t – 1 gemessenen Temperaturen Θ(t) bzw. Θ(t – 1) bestimmt. Die Berechnungszyklen sind in dem Ausführungsbeispiel vorzugsweise mit der Zeitpunktabfolge der Messungen des Temperatursensors synchronisiert und noch bevorzugter von gleicher Dauer.In the hand of 1 explained embodiment of the inventive method, the heat output, which is supplied by the heater in a calculation cycle t, so that until a subsequent calculation cycle t + 1 a predetermined temperature and / or rate of change of the temperature is achieved in the vehicle interior, preferably on the basis of by the temperature sensor determined in the calculation cycles t and t - 1 measured temperatures Θ (t) and Θ (t - 1). The calculation cycles are preferably synchronized in the embodiment with the timing sequence of the measurements of the temperature sensor, and more preferably of equal duration.

Die Soll-Temperatur oder/und Soll-Änderungsrate der Temperatur wird vorzugsweise aus vor Beginn des Verfahrens durch einen Benutzer des Temperiergeräts dem Temperiergerät bereitgestellten Informationen bestimmt.The desired temperature and / or desired rate of change of the temperature is preferably determined from information provided by a user of the temperature control device to the temperature control device before the start of the process.

Als Zusammenhang zwischen der in dem Berechnungszyklus t dem Fahrzeuginnenraum durch das Heizgerät zugeführten Wärmeleistung Qzu(t) und dem im Fahrzeuginnenraum resultierenden Temperaturgradienten T(t) liegt vorzugsweise Qzu(t) = K × T(t) + (Qzu(t – 1) – K × T(t – 1)) zugrunde, wobei die einzelnen Terme jeweils den vorangehend erläuterten entsprechen. Der Temperaturgradient für Berechnungszyklus t wird vorzugsweise berechnet als T(t) = (Θ(t) – Θ(t – 1))/(t – (t – 1)). The relationship between the heat output Q to (t) supplied to the vehicle interior by the heater in the calculation cycle t and the temperature gradient T (t) resulting in the vehicle interior is preferably Q to (t) = K × T (t) + (Q to (t-1) -K × T (t-1)) on which the individual terms correspond in each case to those explained above. The temperature gradient for calculation cycle t is preferably calculated as T (t) = (Θ (t) - Θ (t - 1)) / (t - (t - 1)).

Er kann alternativ beispielsweise berechnet werden als (Θ(t) – Θ(t – 2))/(t – (t – 2)), wobei Θ(t – 2) die durch den Temperatursensor in einem dem Berechnungszyklus t – 1 vorangehenden Berechnungszyklus t – 2 gemessene Temperatur des Systembereichs ist, oder beispielsweise als gewichteter Durchschnitt einer Mehrzahl von, möglicherweise in unterschiedlichen Berechnungszyklen ermittelten, Temperaturgradienten.For example, it may alternatively be calculated as (Θ (t) - Θ (t - 2)) / (t - (t - 2)) where Θ (t - 2) is the one preceding the temperature sensor in a calculation cycle t-1 Calculation cycle t - 2 measured temperature of the system area, or, for example, as a weighted average of a plurality of, possibly determined in different calculation cycles, temperature gradients.

Das Verfahren zum Betreiben eines Temperiergeräts kann vorzugsweise folgende Schritte umfassen: In einem Berechnungszyklus t wird durch den Temperatursensor die Temperatur Θ(t) eines zu temperierenden Systembereichs, vorzugsweise eines zu beheizenden Fahrzeuginnenraums, gemessen und dieser Wert gespeichert. Die Änderungsrate der Temperatur des vorangehenden Berechnungszyklus t – 1 wird im Berechnungszyklus t vorzugsweise durch Auslesen der gespeicherten Temperaturmesswerte Θ(t – 1) und Θ(t – 2) des Fahrzeuginnenraums für vorangehende Berechnungszyklen t – 1 bzw. t – 2 bestimmt als T(t – 1) = (Θ(t – 1) – Θ(t – 2))/(t – 1 – (t – 2)). The method for operating a temperature control device may preferably comprise the following steps: In a calculation cycle t, the temperature sensor (t) of a system area to be tempered, preferably a vehicle interior to be heated, is measured by the temperature sensor and this value is stored. The rate of change of the temperature of the preceding calculation cycle t-1 is preferably determined in the calculation cycle t by reading the stored temperature measurements Θ (t-1) and Θ (t-2) of the vehicle interior for previous calculation cycles t-1 and t-2, respectively T (t - 1) = (Θ (t - 1) - Θ (t - 2)) / (t - 1 - (t - 2)).

Durch Multiplikation der Änderungsrate der Temperatur T(t – 1) für den Berechnungszyklus t – 1 mit dem vorbestimmten Faktor K wird die Änderungsrate der inneren Energie U(t – 1) für den Berechnungszyklus t – 1 berechnet. Diese Änderungsrate U(t – 1) wird anschließend von der Heizleistung Qzu(t – 1) des Heizgeräts für den Berechnungszyklus t – 1 subtrahiert, die im Berechnungszyklus t – 1 aus den Einstellungen des Heizgeräts ermittelt und gespeichert wurde. Das Ergebnis ist die Leistungsbilanzgröße B(t – 1) = Qzu(t – 1) – U(t – 1) des Berechnungszyklus t – 1. Dann werden die Leistungsbilanzgröße B(t – 1) und das Produkt aus der vorbestimmten Soll-Änderungsrate Tsoll(t) der Temperatur des Berechnungszyklus t und dem Faktor K addiert. Das Ergebnis K × Tsoll(t) + B(t – 1) gibt die in dem Berechnungszyklus t zum Erreichen der Soll-Änderungsrate T(t) der Temperatur zuzuführende Heizleistung Qzu(t) des Heizgeräts an. Wenn das Heizgerät eine stufenlose Heizleistungsregelung ermöglicht, wird diese Heizleistung Qzu(t) in einem nächsten Schritt in dem Berechnungszyklus t zugeführt und ihr Wert gespeichert. Wenn das Heizgerät keine stufenlose Heizleistungsregelung ermöglicht, wird vorzugsweise diejenige der einstellbaren Heizleistungsstufen aktiviert, die im Vergleich zu der Heizleistung Qzu(t) die nächstkleinere Heizleistung bereitstellt, und die zu dieser Heizleistungsstufe korrespondierende Heizleistung wird dem Fahrzeuginnenraum zugeführt und ihr Wert gespeichert. Alternativ kann, wenn keine stufenlose Heizleistungsregelung möglich ist, beispielsweise auch auf die nächsthöhere Heizleistungsstufe geregelt werden.By multiplying the rate of change of the temperature T (t-1) for the calculation cycle t-1 by the predetermined factor K, the rate of change of the internal energy U (t-1) for the calculation cycle t-1 is calculated. This rate of change U (t-1) is then subtracted from the heating power Q to (t-1) of the heater for the calculation cycle t-1 determined and stored in the calculation cycle t-1 from the settings of the heater. The result is the current balance B (t-1) = Q to (t-1) -U (t-1) of the calculation cycle t-1. Then the current balance B (t-1) and the product of the predetermined setpoint Rate of change T soll (t) is added to the temperature of the calculation cycle t and the factor K. The result K × T soll (t) + B (t-1) indicates the heating power Q zu (t) of the heater to be supplied to the temperature in the calculation cycle t for reaching the target change rate T (t). If the heater allows continuous heating power control, this heating power Q is supplied to (t) in a next step in the calculation cycle t and its value is stored. If the heater does not allow stepless heating power control, preferably that of the adjustable heating power stages is activated, which provides the next lower heating power compared to the heating power Q to (t), and the heating power corresponding to this heating power stage is supplied to the vehicle interior and its value stored. Alternatively, if no continuous heating power control is possible, for example, be regulated to the next higher heating power level.

Die Soll-Temperatur oder/und Soll-Änderungsraten der Temperatur des Fahrzeuginnenraums können aus einer vorbestimmten Soll-Temperaturkurve ermittelt werden. Eine einen gewünschten Aufheizvorgang in einem Fahrzeuginnenraum abbildende Soll-Temperaturkurve weist beispielsweise einen ersten Abschnitt steigender Temperatur und einen zweiten Abschnitt konstanter Temperatur auf, wobei die Temperatur im zweiten Abschnitt gleich dem benutzerdefinierten Zielwert ist, auf den die Temperatur in dem Fahrzeuginnenraums zu regeln ist. Wenn die Temperatur in dem Fahrzeuginnenraum diesen Zielwert erreicht hat, ist die Soll-Änderungsrate der Temperatur für nachfolgende Berechnungszyklen Null, so dass ab Erreichen dieses Zielwerts der Wert der zuzuführende Heizleistung eines Berechnungszyklus vorzugsweise gleich dem Wert der Leistungsbilanzgröße des vorangehenden Berechnungszyklus ist.The desired temperature and / or desired rates of change of the temperature of the vehicle interior can be determined from a predetermined desired temperature curve. For example, a desired temperature curve depicting a desired heating operation in a vehicle interior includes a first portion of increasing temperature and a second portion of constant temperature, wherein the temperature in the second portion is equal to the user-defined target value to which the temperature in the vehicle interior is to be controlled. When the temperature in the vehicle interior has reached this target value, the target rate of change of the temperature for subsequent calculation cycles is zero, so that after reaching this target value, the value of the heating power of a calculation cycle to be supplied is preferably equal to the value of the power balance size of the preceding calculation cycle.

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben eines Temperiergeräts (G), insbesondere für ein Fahrzeug, bei welchem Verfahren die Temperierleistung (Qzu) des Temperiergeräts (G) eingestellt wird in Abhängigkeit von der Änderungsrate der Temperatur (T) eines zu temperierenden Systembereichs (S) und einer Leistungsbilanzgröße (B) dieses Systembereichs (S).Method for operating a temperature control unit (G), in particular for a vehicle, in which method the temperature control (Q zu ) of the temperature control (G) is set depending on the rate of change of the temperature (T) of a system area to be tempered (S) and a power balance size (B) this system area (S). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbilanzgröße (B) des Systembereichs (S) bestimmt ist durch nicht durch Betreiben des Temperiergeräts (G) in den Systembereich (S) eingetragene Leistung (Hein) oder/und aus dem Systembereich (S) ausgetragene Leistung (Haus, Qverl).A method according to claim 1, characterized in that the current account size (B) of the system area is determined (S) by not by operating the temperature control unit (G) in the system area (S) registered performance (H a) and / or (from the system area S ) discharged power (H out , Q out ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Leistungsbilanzgröße (B) des Systembereichs (S) beitragen: – die nicht durch Betreiben des Temperiergeräts (G) in den Systembereich (S) eingetragen Leistung (H) oder/und – eine durch einen Medienstrom aus dem Systembereich (S) ausgetragene Leistung (Haus) oder/und – eine Verlustleistung (Qverl) des Systembereichs (S).A method according to claim 2, characterized in that contribute to the power balance size (B) of the system area (S): - not by operating the temperature control unit (G) in the system area (S) entered power (H) and / or - by a media stream output (H out ) or / and - a power loss (Q out ) of the system area (S) discharged from the system area (S). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbilanzgröße (B(t)) des Systembereichs (S) für einen Berechnungszyklus ermittelt wird auf der Grundlage der Temperierleistung (Qzu(t)) des Temperiergeräts (G) für diesen Berechnungszyklus.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the power balance size (B (t)) of the system area (S) for a calculation cycle is determined on the basis of the temperature control (Q to (t)) of the temperature control device (G) for this calculation cycle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbilanzgröße (B(t)) des Systembereichs (S) für einen Berechnungszyklus ermittelt wird auf der Grundlage der Temperierleistung (Qzu(t)) des Tempiergeräts (G) für diesen Berechnungszyklus und der Änderungsrate der Temperatur (T(t)) des zu temperierenden Systembereichs (S) für diesen Berechnungszyklus.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the power balance size (B (t)) of the system area (S) for a calculation cycle is determined on the basis of the temperature control (Q to (t)) of the Tempiergeräts (G) for this Calculation cycle and the rate of change of the temperature (T (t)) of the system area (S) to be tempered for this calculation cycle. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierleistung (Qzu(t)) des Temperiergeräts (G) für einen Berechnungszyklus ermittelt wird auf der Grundlage der Leistungsbilanzgröße (B(t – 1)) des Systembereichs (S) für einen vorangehenden Berechnungszyklus.Method according to claim 4 or 5, characterized in that the temperature control power (Q to (t)) of the temperature control unit (G) for a calculation cycle is determined on the basis of the power balance size (B (t - 1)) of the system area (S) for a preceding calculation cycle. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierleistung (Qzu(t)) des Temperiergeräts (G) für einen Berechnungszyklus ermittelt wird auf der Grundlage einer Soll-Änderungsrate der Temperatur (Tsoll(t)) des zu temperierenden Systembereichs (S) für diesen Berechnungszyklus.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the temperature control (Q to (t)) of the temperature (G) for a calculation cycle is determined on the basis of a target rate of change of the temperature (T soll (t)) of the tempering system area (S) for this calculation cycle. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierleistung (Qzu(t)) des Temperergeräts (G) für einen Berechnungszyklus ermittelt wird auf der Grundlage des Zusammenhangs: Qzu(t) = K × Tsoll(t) + B(t – 1), wobei K ein vorbestimmter Faktor, Tsoll(t) die Soll-Änderungsrate der Temperatur des zu temperierenden Systembereichs (S) für diesen Berechnungszyklus und B(t – 1) die Leistungsbilanzgröße des Systembereichs (S) für den vorangehenden Berechnungszyklus ist, und wobei B(t – 1) = –Hein(t – 1) + Haus(t – 1) + Qverl(t – 1), wobei Hein(t – 1) die nicht durch Betreiben des Temperiergeräts (G) in den Systembereich (S) eingetragene Leistung für den vorangehenden Berechnungszyklus, Haus(t – 1) die durch einen Medienstrom aus dem Systembereich (S) ausgetragene Leistung für den vorangehenden Berechnungszyklus und Qverl(t – 1) die Verlustleistung des Systembereichs (S) für den vorangehenden Berechnungszyklus ist.Method according to claim 6 or 7, characterized in that the tempering power (Q to (t)) of the tempering device (G) for a calculation cycle is determined on the basis of the relationship: Q to (t) = K × T soll (t) + B (t-1), where K is a predetermined factor, T soll (t) is the target rate of change of the temperature of the system area to be tempered (S) for that calculation cycle, and B (t-1) is the power balance size of the system area (S) for the previous calculation cycle, and B (t - 1) = a H (t - 1) + H of (t - 1) + Q ET (t - 1), where H is a (t-1) power not input to the system area (S) by operating the temperature control unit (G) for the previous calculation cycle, H from (t-1) the power discharged from the system area (S) by a media flow the previous calculation cycle and Q verl (t-1) is the power dissipation of the system area (S) for the previous calculation cycle .
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