DE102010038682B4

DE102010038682B4 - Verfahren zur Steuerung einer Heiz-Klimaanlage in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010038682B4
Application number: DE102010038682.0A
Authority: DE
Inventors: Mattias BRUCE; Michael Heil; Robert Salzberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2022-04-28
Anticipated expiration: 2030-07-31
Also published as: DE102010038682A1; US20130139527A1; WO2012013507A1; CN103003078A

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Heiz-Klimaanlage in einem Fahrzeug, bei dem der Verdampfer der Klimaanlage zur Verhinderung einer Vereisungsgefahr unterhalb einer vorgegebenen Außentemperaturschwelle (TSA) abgeschaltet wird, wobei die Außentemperaturschwelle (TSA) zur Abschaltung des Verdampfers abhängig von der Außentemperatur (TA) auch unterhalb des Gefrierpunktes (0°C) vorgegeben wird und wobei der Verdampfer und somit die Klimaanlage bei aktuell ausgeschalteter Klimaanlage und drohender Beschlagbildung zur Einleitung von Beschlagvermeidungs-Maßnahmen auch in Abhängigkeit vom Schaltzustand der Klimaanlage innerhalb eines vorangegangenen Zeitintervalls aktiviert wird, indem die Klimaanlage automatisch eingeschaltet wird, wenn sie innerhalb des vor dem aktuellen Zeitpunkt liegenden vorangegangenen Zeitintervalls eingeschaltet war.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Heiz-Klimaanlage in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren wird beispielweise in der DE 195 22 666 A1 beschrieben, wobei hierbei der Fokus auf der Steuerung der Heiz-Klimaanlage in Form einer Abschaltstrategie des Klimakompressors (Verdampfers) zur Vermeidung einer Verdampfervereisung liegt. An einem von einem Kältemittel durchströmten Verdampfer einer Fahrzeug-Klimaanlage schlägt sich bekanntermaßen Feuchtigkeit nieder, die in dem den Verdampfer durchströmenden Luftstrom enthalten ist. Nähert sich die Temperatur der den Verdampfer durchströmenden Luft aufgrund niedriger Umgebungstemperaturen dem Gefrierpunkt von Wasser, so wird an bekannten Fahrzeugklimaanlagen der Kältemittelkreislauf, d. h. insbesondere der Klimakompressor, mittels geeigneter Temperaturschalter bzw. Sensoren abgeschaltet, um eine die Funktionsfähigkeit einer Klimaanlage beeinträchtigende Vereisung des Verdampfers zu verhindern.
Die Funktionsfähigkeit einer Klimaanlage ist insbesondere auch zur Scheiben-Beschlagverhinderung sicherzustellen. Maßnahmen zur Verhinderung von Scheiben-Beschlag durch entsprechende Steuerung der Heiz-Klimaanlage sind in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2010 003 070.8 der Anmelderin beschrieben, auf die hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Ein möglicher Aufbau einer Klimaanlage ist beispielweise in der DE 196 50 942 A1 dargestellt.
Mittlerweile werden ein Großteil aller Neufahrzeuge mit einer Klimaanlage ausgestattet, die durch den Fahrer per Knopfdruck ein- oder ausgeschaltet werden kann. Bei Fahrzeugen, die über ein personalisiertes Zugangssystem verfügen, kann u. a. der Schaltzustand bzw. Aktivitätszustand der Klimaanlage personalisiert gespeichert werden, so dass die Klimaanlage in Abhängigkeit von der Fahrereinstellung automatisch ein- oder ausgeschaltet wird, sobald die Person als Fahrer (z. B. durch Einschieben des Schlüssels) identifiziert wurde.
Durch einen Fahrerwechsel kann der Fall eintreten, dass beim vorangegangenen Fahrer die Klimaanlage aktiviert war und beim aktuellen Fahrer deaktiviert ist. Bei derartigen Fällen kann es bei bestimmten Umgebungsbedingungen dazu kommen, dass sich bei Fahrtantritt oder auch erst während der Fahrt starker Beschlag an den Scheiben bildet, und dieser ohne Zuhilfenahme der Klimaanlage nicht mehr entfernt bzw. nur sehr langsam entfernt werden kann. Die Beschlagbildung wird durch die ausgeschaltete Klimaanlage zunächst verstärkt, da das am Verdampfer gesammelte Kondenswasser nicht mehr festgehalten werden kann und kontinuierlich wieder der Luft im Klimasystem zugeführt wird. Die gleichen Ausgangsbedingungen verursachen auch während der Fahrt eine Beschlagbildung wenn die Klimaanlage während der Fahrt ausgeschaltet wird. In der Regel tritt dann allerdings der Beschlag etwas zeitversetzt auf, so dass der Nutzer den Zusammenhang mit der ausgeschalteten Klimaanlage nicht mehr nachvollziehen kann. Ebenso kann an den Scheiben auch dann Beschlag auftreten, wenn bspw. Feuchtigkeit in den Fahrzeuginnenraum eingebracht wurde.
Derzeit werden verschiedene Maßnahmen zum Erkennen eines drohenden Scheibenbeschlags sowie zum Verhindern oder zur Reduzierung des Scheibenbeschlags vorgenommen. So sind bereits Fahrzeuge bekannt, die mit einem Beschlagsensor oder Feuchtesensor im Fahrzeuginnenraum ausgestattet sind, mittels derer unter Einbeziehung der Umgebungsbedingungen die Beschlaggefahr für die Scheiben überwacht wird. Wird ein drohender Scheibenbeschlag erkannt bzw. vermutet, werden automatisch verschiedene Maßnahmen zur Beschlagvermeidung durch entsprechende Ansteuerung der Heiz-Klimaautomatik eingeleitet. So wird zum Beispiel die Umluft-Funktion deaktiviert (bzw. vom Umluftbetrieb in den Frischluftbetrieb umgeschaltet) und entsprechende Klappen zur Scheibenentfrostung geöffnet, die Gebläseleistung angehoben und/oder die Solltemperatur erhöht.
Bei extrem ungünstigen Umgebungsbedingungen kann es vorkommen, dass die genannten Maßnahmen nicht ausreichen, um den Beschlag zu vermeiden bzw. den bereits aufgetretenen Beschlag zu beseitigen.
Zum weiteren technischen Hintergrund wird auf die JP H07- 69 045 A , die US 2010 / 0 163 220 A1 , die DE 199 42 286 C1 und die DE 38 36 049 C1 hingewiesen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, durch das einem drohenden Scheibenbeschlag noch besser entgegengewirkt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Heiz-Klimaanlage in einem Fahrzeug, bei dem der Verdampfer der Klimaanlage zur Verhinderung einer Vereisungsgefahr unterhalb einer vorgegebenen Außentemperaturschwelle abgeschaltet wird, wird in einer Grundidee die Außentemperaturschwelle zur Abschaltung des Verdampfers abhängig von der Außentemperatur - vorzugsweise variabel - auch unterhalb des Gefrierpunktes vorgegeben. Grundsätzlich ist die minimale Außentemperaturschwelle der kleinstmöglichen regelbaren Kältemittelfördermenge anzupassen, um noch eine ausreichende Regelstabilität zu gewährleisten. Ein besonders vorteilhafter Bereich für die gegebenenfalls auch variable Außentemperaturschwelle liegt etwa im Bereich von -5°C und +2 °C.
Der Kältemittelkreislauf wird dabei beispielsweise über eine Kennlinie so geregelt, dass die Verdampfer-Temperatur immer dem Niveau der Außentemperatur folgt. Dadurch wird zum einen weiterhin eine Grundentfeuchtung durch Festhalten des am Verdampfer gesammelten Wassers beibehalten und zum anderen ein Vereisen weiterhin verhindert; denn es wird kein zusätzliches Wasser ausgeschieden oder kein Wasser durch die typische Luftaufheizung in den Ansaugwegen vor dem Verdampfer abgegeben. Der Verdampfer bleibt so im Gleichgewicht. Da die Luftfeuchte bei Temperaturen von etwa -5°C ohnehin stark abnimmt, ist der Betrieb der Klimaanlage zur Beschlagverhinderung für kältere Außentemperaturen nicht mehr erforderlich.
Durch die Grundidee wird die Verfügbarkeit des Verdampfers erhöht und somit auch die Möglichkeiten zur Beschlagverhinderung verbessert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Verdampfer und somit die Klimaanlage bei drohendender Beschlagbildung zur Einleitung von Beschlagvermeidungs-Maßnahmen automatisch aktiviert, wenn die Außentemperatur größer als die vorgegebene variable Außentemperaturschwelle ist.
Die Erfindung wird dabei vorzugsweise kombiniert mit dem in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2010 003 070.8 der Anmelderin beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer Heiz-Klimaanlage in einem Fahrzeug, das einem drohenden Beschlag durch Einleiten verschiedener vorgegebener Beschlagvermeidungsmaßnahmen (wie sie z. B. oben beschrieben wurden) entgegen wirkt. Der drohende Beschlag kann durch Auswertung verschiedener Sensorsignale (Beschlagsensor, Temperatursensoren, Feuchtesensoren) oder berechneter Werte ermittelt werden.
Die Erfindung zeichnet sich nun weiterhin dadurch aus, dass bei erkannter drohender Beschlagbildung an den Fahrzeugscheiben die einzuleitenden Beschlagvermeidungs-Maßnahmen in Abhängigkeit vom aktuellen Schaltzustand bzw. Aktivitätszustand der Klimaanlage und vom Schaltzustand der Klimaanlage innerhalb eines vorangegangenen Zeitintervalls vorgegeben werden. Durch die Auswertung des vorangegangenen Schaltzustands der Klimaanlage kann möglicherweise indirekt auch auf die Ursache des drohenden Scheibenbeschlags geschlossen werden. Wird zum Beispiel erkannt, /dass die Klimaanlage kurz vorher noch aktiv war, kann davon ausgegangen werden, dass das am Verdampfer anhaftende Wasser für den drohenden Scheibenbeschlag zumindest mitverantwortlich ist.
Erfindungsgemäß wird der aktuelle Schaltzustand und der vergangene Schaltzustand der Klimaanlage bei der Einleitung der Beschlagvermeidungsmaßnahmen derart berücksichtigt, dass bei drohendender Beschlagbildung und ursprünglich eingeschalteter Klimaanlage (innerhalb des vorangegangenen Zeitintervalls) und aktuell ausgeschalteter Klimaanlage als Beschlagvermeidungs-Maßnahme die Klimaanlage automatisch aktiviert wird.
Wird jedoch bei drohendem Scheibenbeschlag und aktuell ausgeschalteter Klimaanlage festgestellt, dass die Klimaanlage auch nicht in dem ausgewerteten vorangegangenen Zeitintervall aktiv war, wird davon ausgegangen, dass die bekannten Maßnahmen zur Beschlagvermeidung ausreichen, d. h. bei ursprünglich nicht eingeschalteter Klimaanlage und auch aktuell ausgeschalteter Klimaanlage werden als Beschlagvermeidungsmaßnahmen zunächst nur die sonstigen Maßnahmen eingeleitet, und die Klimaanlage nicht automatisch aktiviert. Wird jedoch nach dem Einleiten der sonstigen Maßnahmen festgestellt, dass diese nicht ausreichen, um den Beschlag an den Scheiben zu verhindern oder zu beseitigen (gleichzeitig bei längerer Anforderung aber auch den Klimakomfort im Innenraum verschlechtern), kann in einem zweiten Schritt nach dem Einleiten der sonstigen Maßnahmen auch noch die Klimaanlage automatisch aktiviert werden.
Wird die Klimaanlage im Rahmen der Beschlagvermeidungs-Maßnahmen automatisch aktiviert (obwohl vom Fahrer keine Anforderung hinsichtlich einer aktiven Klimaanlage vorliegt), wird bei Beendigung der Beschlagvermeidungsmaßnahmen die Klimaanlage gemäß einer vorgegebenen Rampe langsam deaktiviert, so dass der Fahrer dies nicht oder kaum wahrnimmt. Um den Fahrer möglichst wenig zu irritieren, ist es sinnvoll, einen den Aktivitätszustand der Klimaanlage anzeigenden Hinweis auch dann nicht zu aktivieren, wenn die Klimaanlage als Beschlagvermeidungsmaßnahme vorübergehend automatisch aktiviert wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen können weiter mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in einem dafür vorgesehenen Steuergerät, insbesondere in einem Klimasteuergerät durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

1 ein Ablaufdiagramm zum Betreiben einer Heiz-Klimaanlage zur Beschlagvermeidung und
2 eine erfindungsgemäße variabel vorgegebene Außentemperaturschwelle in Form einer Kennlinie.

Das Ablaufdiagramm in 1 startet im Schritt 10 sobald anhand verschiedener Sensorsignale wie z. B. dem Signal eines Beschlagsensors erkannt wird, dass ein Beschlagen der Scheiben im Fahrzeug droht. Wird drohender Beschlag erkannt, wird in einem nächsten Schritt 20 überprüft, ob die Klimaanlage aktuell ausgeschaltet ist. Ist dies der Fall, wird im nächsten Schritt 30 noch überprüft, ob die Klimaanlage innerhalb eines vor dem aktuellen Zeitpunkt liegenden Zeitintervalls eingeschaltet bzw. aktiv war.
Erkennt nun das System bei aktuell ausgeschalteter Klimaanlage, dass diese im Vorfeld betrieben wurde, wird die Klimaanlage (bzw. der Verdampfer) beim Erkennen von Beschlaggefahr im Schritt 40 automatisch eingeschaltet, wenn die Außentemperatur T_A oberhalb der vorgegebenen Außentemperaturschwelle T_SA gemäß der hier in 2 vorgegebenen Kennlinie liegt. Anschließend wird zum Schritt 80 übergegangen. Wird hingegen erkannt, dass die Klimaanlage im Vorfeld nicht in Betrieb war, werden in einem ersten Schritt 50 zunächst nur die üblichen Maßnahmen zur Beschlagvermeidung eingeleitet, d. h. die Klimaanlage wird nicht aktiviert. Anschließend wird zum nächsten Schritt 60 übergegangen.
Wenn das System nun aber im Schritt 60 erkennt, dass die zur Verfügung stehenden Maßnahmen zur Beschlagvermeidung oder Beschlagentfernung, die bei längerer Anforderung auch den Klimakomfort im Innenraum verschlechtern, nicht in der Lage sind, den Beschlag zu verhindern bzw. zu entfernen, wird im nächsten Schritt 70 ebenfalls automatisch die Klimaanlage in Betrieb genommen, wenn die Außentemperatur T_A oberhalb der vorgegebenen Außentemperaturschwelle T_SA gemäß der hier in 2 vorgegebenen Kennlinie liegt. Anschließend wird zum Schritt 80 übergegangen.
Sobald im Schritt 80 anhand der Sensorsignale festgestellt wurde, dass kein Beschlagen der Scheiben mehr droht bzw. der Beschlag entfernt wurde, wird die Klimaanlage wieder gleitend (gemäß einer vorgegebenen Rampe) außer Betrieb genommen, und ggf. die sonstigen Maßnahmen deaktiviert, so dass der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt wird.
2 zeigt als absolutes Ausschaltkriterium für die Klimaanlage bzw. den Verdampfer eine vorgegebene variable Außentemperaturschwelle T_SA in Abhängigkeit von der Außentemperatur T_A, die auch unterhalb des Gefrierpunktes von etwa 0°C bis 2°C liegt. Die minimale Außentemperaturschwelle T_SAmin von hier etwa -5°C wird nicht zuletzt dadurch vorgegeben, dass bei dieser Außentemperatur die Luftfeuchte ohnehin gering ist. Grundsätzlich ist die minimale Außentemperaturschwelle T_SAmin entsprechend der kleinstmöglichen regelbaren Kältemittelfördermenge einer jeden Klimaanlage zu begrenzen, um noch eine ausreichende Regelstabilität zu gewährleisten.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich mehrere Vorteile. Der wesentliche Vorteil ist darin zu sehen, dass weiterhin eine Verdampfervereisung vermieden wird und dennoch störendender Scheibenbeschlag (oder zumindest ein vollständiger Scheibenbeschlag), der beispielsweise aufgrund einer zuvor aktiven Klimaanlage verursacht wird, verhindert werden kann. Dadurch werden Kundenirritationen durch die ansonsten auftretenden Beschlagerscheinungen vermieden und der Klimakomfort wesentlich verbessert, da der Fahrer nicht selbst in die Klimasteuerung eingreifen muss. Des Weiteren können unangenehme Gerüche, die durch die Restfeuchte im Verdampfer auftreten können, ebenfalls verhindert werden.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Heiz-Klimaanlage in einem Fahrzeug, bei dem der Verdampfer der Klimaanlage zur Verhinderung einer Vereisungsgefahr unterhalb einer vorgegebenen Außentemperaturschwelle (T_SA) abgeschaltet wird, wobei die Außentemperaturschwelle (T_SA) zur Abschaltung des Verdampfers abhängig von der Außentemperatur (T_A) auch unterhalb des Gefrierpunktes (0°C) vorgegeben wird und wobei der Verdampfer und somit die Klimaanlage bei aktuell ausgeschalteter Klimaanlage und drohender Beschlagbildung zur Einleitung von Beschlagvermeidungs-Maßnahmen auch in Abhängigkeit vom Schaltzustand der Klimaanlage innerhalb eines vorangegangenen Zeitintervalls aktiviert wird, indem die Klimaanlage automatisch eingeschaltet wird, wenn sie innerhalb des vor dem aktuellen Zeitpunkt liegenden vorangegangenen Zeitintervalls eingeschaltet war.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außentemperaturschwelle variabel etwa im Bereich von -5°C und +2 °C vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer und somit die Klimaanlage bei drohendender Beschlagbildung zur Einleitung von Beschlagvermeidungs-Maßnahmen automatisch aktiviert wird, wenn die Außentemperatur (T_A) größer als die vorgegebene variable Außentemperaturschwelle (T_SA) ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Aktivieren der Klimaanlage auch sonstige Maßnahmen zur Beschlagvermeidung eingeleitet werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei ursprünglich nicht eingeschalteter Klimaanlage innerhalb des vorangegangenen Zeitintervalls und auch aktuell ausgeschalteter Klimaanlage als Beschlagvermeidungsmaßnahmen die Klimaanlage zunächst nicht automatisch aktiviert wird und nur sonstige Maßnahmen eingeleitet werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei ursprünglich nicht eingeschalteter Klimaanlage und auch aktuell ausgeschalteter Klimaanlage nach dem Einleiten der sonstigen Maßnahmen in einem zweiten Schritt die Klimaanlage automatisch aktiviert wird, wenn die sonstigen Maßnahmen nicht zur Beschlagvermeidung ausreichen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beendigung der Beschlagvermeidungsmaßnahmen die Klimaanlage gemäß einer vorgegebenen Rampe langsam deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als sonstige Maßnahmen die Umluft-Funktion deaktiviert wird und/oder auf einen Frischluftbetrieb umgeschaltet wird und/oder Klappen zur Scheibenentfrostung geöffnet werden und/oder die Gebläseleistung erhöht wird und/oder die Solltemperatur angehoben wird.