DE102012101402A1

DE102012101402A1 - Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE102012101402A1
Application number: DE102012101402A
Authority: DE
Inventors: Isamu Ito; Hideki Hashigaya
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP2012171581A; US20120216557A1; CN102650461A; JP5640810B2; CN102650461B; DE102012101402B4

Abstract

Um zu ermitteln, ob basierend auf einer Abweichung der Evaporatortemperatur eine integrale Steuerung durchgeführt wird oder nicht, wenn ein angeforderter Kompressor-Ausgabewert durch eine Ober- oder eine Untergrenze beschränkt wird, eine Divergenz eines Integralwertes zu verhindern und dafür zu sorgen, dass während der integralen Steuerung eine Evaporatortemperatur einer Soll-Evaporatortemperatur folgt, sind eine Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur, eine Einrichtung zur integralen Steuerung, um basierend auf einer Abweichung der Evaporatortemperatur einen Integralwert zu berechnen, sowie eine Einrichtung zum Berechnen eines Ausgabewertes vorgesehen, um basierend auf dem Integralwert einen angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu berechnen und den angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu beschränken, um einen Kompressor-Ausgabewert zu berechnen. Die Einrichtung zur integralen Steuerung hält die integrale Steuerung an, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert beschränkt wird, und die Einrichtung zur integralen Steuerung hält die integrale Steuerung nicht an, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, und sie hält die integrale Steuerung nicht an, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, und sie betrifft insbesondere ein Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, das in der Lage ist, mittels eines Kontrollers die Kühlleistung beispielsweise eines Elektrokompressors oder eines externen Kompressors mit variabler Kapazität zu steuern.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Im Fall eines Steuersystems für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, das mittels einer Steuereinheit (auch als ”Klimaanlagen-Kontroller” bezeichnet) einen Sollwert beispielsweise für einen Elektrokompressor oder einen externen Kompressor mit variabler Kapazität festlegt, wird im allgemeinen eine Feedbacksteuerung unter Verwendung einer PI-Steuerung verwendet, und um eine Evaporatortemperatur nahe an eine Soll-Evaporatortemperatur zu bringen, wird ein Ausgabewert (eine Drehzahl für den Elektrokompressor oder eine angeforderte Schrägscheibenneigung für den externen Kompressor mit variabler Kapazität (auch als ”Betrieb” bezeichnet)) mittels einer integralen Steuerung geändert.
Als verwandte Dokumente des Standes der Technik sind die JP 2010-964 A und die JP 2010-89697 A bekannt.
Bei herkömmlichen Steuersystemen für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage unterliegt eine Ausgabe beispielsweise durch externe Faktoren bedingten Beschränkungen, wie etwa der Verbrennungsmotordrehzahl und der Kraftfahrzeug-Fahrtleistung, einer Beschränkung gemäß einer Obergrenze als Gegenmaßnahme zu Betriebslärm des Elektrokompressors sowie Beschränkungen gemäß Ober-/Untergrenzen, die eine Betriebsnenngröße für den Elektrokompressor bereitstellen, und wenn die Ausgabe durch diese Beschränkungen beschränkt wird, wird ein korrigierter Integralwert in der Ausgabe nicht berücksichtigt, und eine Evaporatortemperatur kann nicht nahe an eine Soll-Evaporatortemperatur gebracht werden. Um eine Divergenz eines Integralwertes zu verhindern, wird die integrale Steuerung angehalten (siehe 4).
Es ist anzumerken, dass, wenn eine Differenz zwischen einem Ausgabewert Neop und einem angeforderten Ausgabewert Nerq (beide werden weiter unten beschrieben) (siehe Ermittlung (B03) in 4) besteht, ermittelt wird, dass der Ausgabewert durch die externen Faktoren und das System beschränkt wird.
Als Ergebnis davon, dass das Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage die integrale Steuerung anhält, wird jedoch ungünstigerweise zu viel Zeit benötigt, um dem Sollwert zu folgen, wenn die Beschränkungen anschließend aufgehoben werden.
Darüber hinaus kann dann, wenn die integrale Steuerung keine nachteiligen Auswirkungen haben sollte, beispielsweise bei der integralen Steuerung, um den Ausgabewert zu senken, wenn der Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird, oder bei der integralen Steuerung, um den Ausgabewert zu erhöhen, wen der Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, die Differenz zwischen der Soll-Evaporatortemperatur und der Evaporatortemperatur nicht reduziert werden, das heißt, es tritt ungünstigerweise das Problem auf, dass die Steuerung instabil bleibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, um basierend auf einer Abweichung der Evaporatortemperatur zu ermitteln, ob die integrale Steuerung durchgeführt wird oder nicht, wenn ein angeforderter Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze oder eine Untergrenze beschränkt wird, besteht darin, eine Abweichung eines Integralwertes zu verhindern und, falls die Durchführung der integralen Steuerung keine nachteiligen Auswirkungen aufweist, dafür zu sorgen, dass eine Evaporatortemperatur einer Soll-Evaporatortemperatur folgt.
Um die oben erwähnten Nachteile zu überwinden, stellt die vorliegende Erfindung daher ein Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage bereit, aufweisend: eine Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung einer Evaporatortemperatur, um eine Differenz zwischen einer Evaporatortemperatur und einer Soll-Evaporatortemperatur als eine Abweichung der Evaporatortemperatur zu berechnen; eine Einrichtung zur integralen Steuerung, um basierend auf der von der Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur berechneten Abweichung der Evaporatortemperatur einen Integralwert zu berechnen; und eine Einrichtung zum Berechnen eines Ausgabewertes, um basierend auf dem von der Einrichtung zur integralen Steuerung berechneten Integralwert einen angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu berechnen und den angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu beschränken, um einen Kompressor-Ausgabewert zu berechnen, wobei die Einrichtung zur integralen Steuerung die integrale Steuerung anhält, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert beschränkt wird, und wobei die Einrichtung zur integralen Steuerung die integrale Steuerung nicht anhält, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, und sie die integrale Steuerung nicht anhält, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird.
Wie weiter oben detailliert beschrieben wurde, stellt die vorliegende Erfindung ein Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage bereit, aufweisend: eine Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung einer Evaporatortemperatur, um eine Differenz zwischen einer Evaporatortemperatur und einer Soll-Evaporatortemperatur als eine Abweichung der Evaporatortemperatur zu berechnen; eine Einrichtung zur integralen Steuerung, um basierend auf der von der Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur berechneten Abweichung der Evaporatortemperatur einen Integralwert zu berechnen; und eine Einrichtung zum Berechnen eines Ausgabewertes, um basierend auf dem von der Einrichtung zur integralen Steuerung berechneten Integralwert einen angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu berechnen und den angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu beschränken, um einen Kompressor-Ausgabewert zu berechnen, wobei Einrichtung zur integralen Steuerung die integrale Steuerung anhält, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert beschränkt wird, und wobei die Einrichtung zur integralen Steuerung die integrale Steuerung nicht anhält, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, und sie die integrale Steuerung nicht anhält, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird.
Dementsprechend kann eine Abweichung des Integralwertes verhindert werden, und wenn die Durchführung der integralen Steuerung keine nachteiligen Auswirkungen aufweist (wenn der Kompressor-Ausgabewert erhöht wird, wenn der Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, oder wenn der Kompressor-Ausgabewert gesenkt wird, wenn der Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird), kann dafür gesorgt werden, dass die Evaporatortemperatur der Soll-Evaporatortemperatur folgt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Systemdiagramm eines Steuersystems für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage (Ausführungsform);
2 ist ein Diagramm einer schematischen Konfiguration eines Steuersystems für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage (Ausführungsform);
3 ist ein Flußdiagramm zur Ermittlung einer Beschränkung der Klimaanlage durch ein Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage (Ausführungsform);
4 ist ein Flußdiagramm einer integralen Feedbacksteuerung vor einer Änderung (Stand der Technik); und
5 ist ein Flußdiagramm einer integralen Feedbacksteuerung nach einer Änderung (Ausführungsform).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
Die 1 bis 5 erläutern eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In den 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage.
Wie in 2 erläutert, weist das Steuersystem 1 für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage an der stromaufwärts gelegenen Seite einer Klimaanlagenpassage 2 eine Außenluft-Eintrittsöffnung 3 sowie eine Innenluft-Zirkulationsöffnung 4 auf und schaltet mittels einer inneren und äußeren Luftumschalttür (auch als ”Einlaßaktuator” bezeichnet) 5 zwischen der Außenluft-Eintrittsöffnung 3 und der Innenluft-Zirkulationsöffnung 4 um.
Darüber hinaus ist stromabwärts der inneren und äußeren Luftumschalttür 5 ein Gebläseventilator (auch als ”Klimaanlagen-Ventilator” bezeichnet) 6 vorgesehen, um Luft mittels des Gebläseventilators 6 zur stromabwärtsseitigen Klimaanlagenpassage 2 zu blasen.
Darüber hinaus ist an einem Teil der Klimaanlagenpassage 2 stromabwärts des Gebläseventilators 6 ein Evaporator (auch als ”Evaporatorkern” bezeichnet) 7 vorgesehen, und stromabwärts des Evaporators 7 ist eine HVAC-Einheit 8 zum Kühlen, Erwärmen und Klimatisieren vorgesehen.
Die HVAC-Einheit 8 weist eine Luftmischtür (auch als ”Luftmischaktuator” bezeichnet) 9 auf, die zwischen der Klimaanlagenpassage 2 zum Kühlen und derjenigen zum Erwärmen umschaltet, und sie weist ferner einen an einem Teil derselben vorgesehenen Heizungskern 10 auf, der zum Erwärmen verwendet wird.
Darüber hinaus ist an einem Teil der Klimaanlagenpassage 2 stromabwärts der HVAC-Einheit 8 ein Defrosterkanal 12 vorgesehen, der einen Defrosterauslaß 11, einen Lüftungskanal 14, der einen Lüftungsauslaß 13 bereitstellt, sowie einen Fußkanal 16 aufweist, der einen Fußauslaß 15 bereitstellt.
Es ist eine erste Auslaß-Umschalttür 17 vorgesehen, die zwischen dem Defrosterauslaß 11 des Defrosterkanals 12 und dem Ventilationsauslaß 13 des Ventilationskanals 14 umschaltet, wobei eine zweite Auslaß-Umschalttür 18 vorgesehen ist, die den Fußauslaß 15 des Fußkanals 16 öffnet und schließt.
Die erste Auslaß-Umschalttür 17 und die zweite Auslaß-Umschalttür 18 werden auch als ”Modusaktuatoren” bezeichnet.
Das Steuersystem 1 für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage ist ein Klimaanlagen-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, das einen (nicht dargestellten) Motor aufweist, der zum Antreiben des (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs in diesem befestigt ist, und weist einen Hauptkontroller 19 und einen Klimaanlagenkontroller (auch als ”Steuereinheit” bezeichnet) 20 auf.
Der Hauptkontroller 19 wird hierbei im Fall eines Elektrofahrzeugs (EV, electric vehicle) als ”EV-Kontroller”, im Fall eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV, hybrid electric vehicle,) als ”HEV-(Hybridfahrzeug)-Kontroller”, und im Fall eines durch einen Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeugs als ”Verbrennungsmotorkontroller” bezeichnet. Im Fall eines durch einen Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeugs wird auch eine Drehzahlsteuerung durchgeführt.
Wie in den 1 und 2 erläutert, ist der Klimaanlagenkontroller 20 mit dem Hauptkontroller 19 verbunden.
Der Klimaanlagenkontroller 20 verbindet ein inkorporierbares Klimaanlagenpanel 21, einen Evaporatortemperatursensor 22, der stromabwärts des Evaporators 7 angeordnet ist, und eine Sensordetektionsvorrichtung 23, die zur Steuerung der Klimaanlage erforderlich ist.
Der Klimaanlagenkontroller 20 ist ferner mit der Luftmischtür 9, den ersten und zweiten Auslaß-Umschalttüren 17 und 18 sowie einem Elektrokompressor (bzw. ”externen Kompressor mit variabler Kapazität”) 24 verbunden, um Steuersignale an diese auszugeben.
Wie in 1 erläutert, weist der Klimaanlagenkontroller 20 eine Einrichtung 25 zum Berechnen der Evaporatortemperatur, eine Einrichtung 26 zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur, eine Einrichtung 27 zur proportionalen Steuerung, eine Einrichtung 28 zur integralen Steuerung, eine Einrichtung 29 zum Beschränken des Ober- und Untergrenzwertes sowie eine Einrichtung 30 zum Berechnen eines Ausgabewertes auf.
Die Einrichtung 25 zum Berechnen der Soll-Evaporatortemperatur berechnet eine Soll-Evaporatortemperatur basierend auf von entsprechenden Sensoren detektierten Werten und von über das Panel eingestellten Werten, die von einem Klimaanlagensystem 31 eingegeben werden.
Die Einrichtung 26 zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur berechnet eine Differenz zwischen einer Evaporatortemperatur vom Klimaanlagensystem 31 und der Soll-Evaporatortemperatur von der Einrichtung 25 zum Berechnen einer Soll-Evaporatortemperatur als eine Abweichung der Evaporatortemperatur.
Die Einrichtung 27 zur proportionalen Steuerung berechnet einen proportionalen Wert basierend auf der von der Einrichtung 26 zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur berechneten Abweichung der Evaporatortemperatur.
Die Einrichtung 28 zur integralen Steuerung berechnet einen integralen Wert basierend auf der von der Einrichtung 26 zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur berechneten Abweichung der Evaporatortemperatur.
Die Einrichtung 30 zum Berechnen eines Ausgabewertes berechnet einen angeforderten Kompressor-Ausgabewert basierend auf dem von der Einrichtung 27 zur proportionalen Steuerung berechneten proportionalen Wert und dem von der Einrichtung 28 zur integralen Steuerung berechneten Integralwert und beschränkt den angeforderten Kompressor-Ausgabewert, um einen Kompressor-Ausgabewert zu berechnen.
Das Steuersystem 1 für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage hält die integrale Steuerung dann mittels der Einrichtung 28 zur integralen Steuerung an, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert beschränkt wird.
Die Einrichtung 28 zur integralen Steuerung hält hierbei die integrale Steuerung nicht an, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, und sie hält die integrale Steuerung nicht an, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird.
Insbesondere ist die Steuerung, die durch das Steuersystem 1 für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage durchgeführt wird, durch das Hinzufügen einer Bedingung vorgesehen, gemäß der die integrale Steuerung, die für die Berechnung eines vom Klimaanlagenkontroller 20 an den Elektrokompressor 24 ausgegebenen Verfügbarkeits-(Ausgabe)-Signals in dem System verwendet wird, das den Klimaanlagenkontroller 20, der das HVAC steuert, das von einem Fahrzeuginsassen bediente Klimaanlagenpanel 21, die HVAC-Einheit 8, die die Kühlung und Erwärmung durchführt, sowie den Elektrokompressor 24, dessen Verfügbarkeit vom Klimaanlagenkontroller 20 gesteuert werden kann, aufweist, die in 2 erläutert sind, und sie wird auch dann durchgeführt, wenn eine Ausgabe beschränkt wird, um die Fähigkeit zu verbessern, einer Soll-Evaporatortemperatur zu folgen.
Herkömmlicherweise wird die integrale Steuerung zwangsweise angehalten, um eine Abweichung zu verhindern, wenn die Ausgabe beschränkt wird.

Wie in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben, wird die integrale Steuerung jedoch dann, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert von einer Untergrenze beschränkt wird, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, von der Einrichtung 28 zur integralen Steuerung nicht angehalten und wird in einem ”in Betrieb befindlichen” Zustand gehalten, und wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, wird die integrale Steuerung von der Einrichtung 28 zur integralen Steuerung nicht angehalten und wird in einem ”in Betrieb befindlichen” Zustand gehalten. Tabelle 1 Tabelle 1 Betrieb der integralen Steuerung unter Beschränkung der Drehzahl und der erforderlichen Neigung der Schrägscheibe

Nr.	Beschränkung	Abweichung der Evaporatortemperatur	integrale Steuerung	Anmerkungen
1	Untergrenze	Nicht weniger als 0 (Soll-Evaporatortemperatur ≤ Evaporatortemperatur	in Betrieb	Da die Evaporatortemperatur höher ist als die Soll-Evaporatortemperatur, wird der Ausgabewert durch die Integralberechnung auch dann erhöht, wenn der angeforderte Kompressorausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, um die Evaporatortemperatur zu senken, d. h. der Betrieb der integralen Steuerung kann auch unter der Beschränkung durchgeführt werden.
2	Untergrenze	Weniger als 0 (Soll-Evaporatortemperatur > Evaporatortemperatur	Angehalten	Da die Evaporatortemperatur niedriger ist als die Soll-Evaporatortemperatur, wird die Integralberechnung angehalten, um eine Variation des Ausgabewertes zu verhindern.
3	Obergrenze	Nicht weniger als 0 (Soll-Evaporatortemperatur ≤ Evaporatortemperatur	Angehalten	Obwohl die Evaporatortemperatur höher ist als die Soll-Evaportemperatur, wird die integrale Steuerung angehalten, weil der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird, um eine Erhöhung des Integralwertes zu verhindern.
4	Obergrenze	Weniger als 0 (Soll-Evaporatortemperatur > Evaporator-temperatur	in Betrieb	Da die Evaporatortemperatur niedriger ist als die Soll-Evaporatortemperatur, wird der Ausgabewert gesenkt, auch wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird, um die Evaporatortemperatur nahe an die Solltemperatur zu bringen, d. h. der Betrieb der integralen Steuerung kann auch unter der Beschränkung durchgeführt werden.
5	keine Beschränkungen	- (keine Auswirkungen)	in Betrieb	Da keine Beschränkungen vorgesehen sind, gibt es keine Auswirkungen auf die integrale Steuerung.

Zusätzlich zum oben in Tabelle 1 Erwähnten wird dann, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, was ein erster Zustand ist, die Integralsteuerung nicht angehalten sondern in einem ”in Betrieb befindlichen” Zustand gehalten. Anders ausgedrückt wird, da die Evaporatortemperatur höher ist als die Soll-Evaporatortemperatur, der Ausgabewert durch die Integralberechnung auch dann erhöht, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch die Untergrenze beschränkt wird, um die Evaporatortemperatur zu senken. Die integrale Steuerung kann daher auch unter der Beschränkung durchgeführt werden.
Ferner wird die integrale Steuerung in Tabelle 1 angehalten, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, wenn die Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, was ein zweiter Zustand ist. Anders ausgedrückt wird, da die Evaporatortemperatur niedriger ist als die Soll-Evaporatortemperatur, die integrale Steuerung angehalten, um eine Variation des Ausgabewertes zu verhindern.
Darüber hinaus wird in Tabelle 1 dann, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, was ein dritter Zustand ist, die integrale Steuerung angehalten. Anders ausgedrückt wird, obwohl die Evaporatortemperatur höher ist als die Soll-Evaporatortemperatur, die Berechnung des Integralwertes angehalten, weil der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch die Obergrenze beschränkt wird, um eine Erhöhung des Ausgabewertes zu verhindern.
Darüber hinaus wird in Tabelle 1 dann, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, was ein vierter Zustand ist, die integrale Steuerung nicht angehalten sondern in einem ”in Betrieb befindlichen” Zustand gehalten. Anders ausgedrückt wird, da die Evaporatortemperatur niedriger ist als die Soll-Evaporatortemperatur, der Ausgabewert durch die Integralberechnung auch dann gesenkt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch die Obergrenze beschränkt wird, um die Evaporatortemperatur nahe an die Soll-Evaporatortemperatur zu bringen. Die integrale Steuerung kann daher auch unter der Beschränkung durchgeführt werden.
Darüber hinaus wird in Tabelle 1 dann, wenn keine Beschränkungen vorgesehen sind, was ein fünfter Zustand ist, die integrale Steuerung nicht angehalten und in einem ”in Betrieb befindlichen” Zustand gehalten, weil es keine Auswirkungen gibt. Anders ausgedrückt gibt es, da keine Beschränkungen vorgesehen sind, keine Auswirkungen auf die integrale Steuerung.
Folglich kann in dem Fall
Soll-Evaporatortemperatur ≤ Evaporatortemperatur,
in dem der Ausgabewert erhöht wird, wenn der Ausgabewert durch einen unteren Grenzwert beschränkt wird, und in dem Fall
Soll-Evaporatortemperatur > Evaporatortemperatur,
in dem der Ausgabewert gesenkt wird, wenn der Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird, dafür gesorgt werden, dass die Evaporatortemperatur mittels der integralen Steuerung der Soll-Evaporatortemperatur folgt.
Auch wenn der Ausgabewert in einem Zustand, der nicht unter einen der hier beschriebenen Zustände fällt, unabsichtlich durch eine Ober- und eine Untergrenze beschränkt wird, kann dennoch dafür gesorgt werden, dass die Evaporatortemperatur mittels der integralen Steuerung der Soll-Evaporatortemperatur folgt, wodurch ein breiteres Steuerungsansprechverhalten erzielt wird.
Dementsprechend kann eine Divergenz des Integralwertes verhindert werden, und wenn es keine Auswirkungen beim Betreiben der integralen Steuerung gibt (wenn der Kompressor-Ausgabewert erhöht wird, wenn der Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, oder wenn der Kompressor-Ausgabewert gesenkt wird, wenn der Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird), kann dafür gesorgt werden, dass die Evaporatortemperatur der Soll-Evaporatortemperatur folgt.
Als nächstes wird eine Operation gemäß einem in 3 erläuterten Flußdiagramm zum Ermitteln einer Beschränkung der Klimatisierung durch das Steuersystem 1 für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage beschrieben.
Die weiter unten beschriebene arithmetische Operation bezüglich des Ausgabewertes ist lediglich ein Beispiel, und es sind verschiedene Anwendungen und Änderungen möglich.
Beim Start eines Programms zum Ermitteln einer Beschränkung der Klimatisierung durch das Steuersystem 1 für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage (A01) beginnt der Klimaanlagen-Kontroller mit der Verarbeitung (A02), um Werte, die von den entsprechenden Sensoren detektiert wurden, sowie eine Evaporatortemperatur und Werte vom Klimaanlagensystem 31 zu erhalten, die über das Klimaanlagenpanel eingestellt wurden.
Nach der Verarbeitung (A02) fährt der Klimaanlagen-Kontroller 20 dann mit einer Verarbeitung (A03) fort, um mittels der Einrichtung 25 zum Berechnen einer Soll-Evaporatortemperatur im Klimaanlagen-Kontroller 20 eine Soll-Evaporatortemperatur zu berechnen, die eine Sollvorgabe der Kühlleistung des Klimaanlagensystems ist.
Die Berechnung der Soll-Evaporatortemperatur ist eine bekannte Technik, die allgemein verwendet wird, und deshalb wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Nach der Verarbeitung (A03) zur Berechnung der Soll-Evaporatortemperatur fährt der Klimaanlagen-Kontroller 20 mit der Verarbeitung (A04) fort, um mittels der Einrichtung 26 zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur im Klimaanlagen-Kontroller 20 eine Abweichung der Evaporatortemperatur von der Soll-Evaporatortemperatur und der Evaporatortemperatur zu erhalten.
Hier bedeutet der Zustand ”Soll-Evaporatortemperatur > Evaporatortemperatur”, dass sich das Klimaanlagensystem in einem überhöhten Kühlzustand befindet oder die externe Lufttemperatur niedrig ist, und der Zustand ”Soll-Evaporatortemperatur < Evaporatortemperatur” bedeutet, dass die Leistung des Klimaanlagensystems nicht ausreichend ist.
Nach der Verarbeitung (A04), um eine Abweichung der Evaporatortemperatur von der Soll-Evaporatortemperatur und der Evaporatortemperatur zu erhalten, fährt der Klimaanlagen-Kontroller 20 anschließend mit der Verarbeitung (A05) fort, um mittels der Einrichtung 27 zur proportionalen Steuerung im Klimaanlagen-Kontroller 20 eine arithmetische Operation zur proportionalen Feedbacksteuerung durchzuführen.
Bei der arithmetischen Operation zur proportionalen Feedbacksteuerung ist bei der Verarbeitung (A05)
der Berechnungswert P der proportionalen Steuerung = f (Abweichung der Evaporatortemperatur).
Die oben erwähnte arithmetische Operation zur proportionalen Steuerung ist auch eine Steuerung, deren Durchführung allgemein üblich ist, und deshalb wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Nach der Verarbeitung (A05) zur Durchführung einer arithmetischen Operation zur proportionalen Feedbacksteuerung fährt der Klimaanlagen-Kontroller 20 ferner mittels der Einrichtung 28 zur integralen Steuerung im Klimaanlagen-Kontroller 20 mit einer Verarbeitung (A06) zur Durchführung einer arithmetischen Operation zur integralen Feedbacksteuerung fort.
Bei der arithmetischen Operation zur integralen Feedbacksteuerung bei der Verarbeitung (A06) ist der
Integralsteuerungs-Berechnungswert I = f (Abweichung der Evaporatortemperatur).
Nach der Verarbeitung (A06) zur Durchführung einer arithmetischen Operation zur integralen Feedbacksteuerung fährt der Klimaanlagen-Kontroller 20 dann mit der Verarbeitung (A07) zur Durchführung einer arithmetischen Operation fort, um einen angeforderten Ausgabewert Nerq zu erhalten.
Bei der Verarbeitung (A07) wird der angeforderte Ausgabewert Nerq durch Summieren des proportionalen Wertes und des Integralwertes erhalten, wie durch die folgende Gleichung angegeben:
angeforderter Ausgabewert Nerq = P + I.
Nach der Verarbeitung (A07) zur Durchführung einer arithmetischen Operation, um den angeforderten Ausgabewert Nerq zu erhalten, fährt der Klimaanlagen-Kontroller 20 mit der Verarbeitung (A08) zur Durchführung einer arithmetischen Operation fort, um einen Ausgabewert Neop zu erhalten.
Bei der Verarbeitung (A08) wird der Ausgabewert Neop durch die folgende Gleichung erhalten:
Ausgabewert Neop = min(max(Nerq, unterer Grenzwert), oberer Grenzwert).
Anders ausgedrückt stellt der Kompressor bei der Verarbeitung (A08), wenn die Ausgabe durch eine externe Beschränkung beschränkt wird, wenn die Beschränkung ein Untergrenze ist (wie beispielsweise ein Betriebsnennwert des Kompressors), eine Ausgabe (Neop) zur Verfügung, die gleich oder größer ist als der Wert der Untergrenze, und wenn die Beschränkung eine Obergrenze (wie beispielsweise ein Obergrenze-Nennwert als Gegenmaßnahme zu Betriebslärm des Kompressors, ein Betriebsnennwert des Kompressors, eine Beschränkung des Leistungsverbrauchs, die auf der Antriebsseite angefordert wurde, oder eine Beschränkung der Verbrennungsmotordrehzahl) oder beides ist, stellt der Kompressor eine Ausgabe (Neop) zur Verfügung, die gleich oder niedriger ist als die Obergrenze.
Nach der Verarbeitung (A08) zur Durchführung einer arithmetischen Operation, um den Ausgabewert Neop zu erhalten, kehrt der Klimaanlagen-Kontroller 20 dann zur Verarbeitung (A02) zurück, um Werte, die durch die entsprechenden Sensoren detektiert wurden, eine Evaporatortemperatur und Werte zu erhalten, die über das Klimaanlagenpanel eingestellt wurden.
Es wird nun gemäß einem in 4 gezeigten Flußdiagramm der integralen Feedbacksteuerung eine Operation vor einer Änderung beschrieben.
Zwar wird das in 4 erläuterte Flußdiagramm der integralen Feedbacksteuerung vor einer Änderung zur Beschreibung des Standes der Technik verwendet, jedoch ist im Anschluß an die Beschreibung des Standes der Technik unter Bezugnahme auf 4 eine Beschreibung unter Bezugnahme auf ein in 5 erläutertes Flußdiagramm zur integralen Feedbacksteuerung nach einer Änderung vorgesehen, um Unterschiede zwischen ihnen klarzustellen, und deswegen erfolgt diese Beschreibung an dieser Stelle.
Beim Start eines Programms zur integralen Feedbacksteuerung vor einer Änderung (B01) beginnt das Programm mittels eines Integralsteuerungszeitgebers t mit der Ermittlung (B02), ob eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (B02) NEIN ist, wird die Ermittlung (B02) wiederholt, bis das Ergebnis der Ermittlung (B02) JA ist.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (B02) JA ist, fährt das Programm mit der Ermittlung (B03) fort, ob ein Ausgabewert Neop gleich einem angeforderten Ausgabewert Nerq ist, das heißt,
Ausgabewert Neop = angeforderter Ausgabewert Nerq.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (B03) NEIN ist, fährt das Programm mittels des Integralsteuerungszeitgebers t mit der Ermittlung (B02) fort, ob eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (B03) JA ist, fährt das Programm mit der Verarbeitung (B04) zur Berechnung eines Integralsteuerungs-Berechnungswertes I gemäß der folgenden Gleichung fort:
Integralsteuerungs-Berechnungswert I = I(f – 1) + f(Abweichung der Evaporatortemperatur), und es fährt anschließend mittels des Integralsteuerungszeitgebers t mit der Ermittlung (B02) fort, ob eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist oder nicht.
Es wird nun unter Bezugnahme auf ein in 5 gezeigtes Flußdiagramm der integralen Steuerung eine Operation nach einer Änderung beschrieben.
Beim Start (C01) des Programms der integralen Feedbacksteuerung nach einer Änderung beginnt das Programm mittels des Integralsteuerungszeitgebers t mit der Ermittlung (C02), ob eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist oder nicht. Die integrale Steuerung wird hier nach dem Ablauf der Antriebszeit eines Zeitgebers zur Durchführung der integralen Steuerung durchgeführt.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (C02) NEIN ist, wird die Ermittlung (C02) wiederholt, bis das Ergebnis der Ermittlung (C02) JA ist.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (C02) JA ist, fährt das Programm mit der Ermittlung (C03) fort, ob ein Ausgabewert Neop gleich einem angeforderten Ausgabewert Nerq ist oder nicht, das heißt,
Ausgabewert Neop = angeforderter Ausgabewert Nerq.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (C03) JA ist, kann ermittelt werden, dass keine Beschränkungen vorgesehen sind, und um die Berechnung für die integrale Steuerung durchzuführen, fährt das Programm mit der Verarbeitung (C04) zur Berechnung eines Integralsteuerungs-Berechnungswertes I gemäß der folgenden Gleichung fort:
Integralsteuerungs-Berechnungswert I = I(n – 1) + f (Abweichung der Evaporatortemperatur), und anschließend fährt es mittels des Integralsteuerungszeitgebers t mit der Ermittlung (C02) fort, ob eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (C03), ob der Ausgabewert Neop gleich dem angeforderten Ausgabewert Nerq ist oder nicht, das heißt,
Ausgabewert Neop = angeforderter Ausgabewert Nerq,
NEIN ist, kann ermittelt werden, dass die Ausgabe beschränkt wird, und das Programm fährt mit der Ermittlung (C05) fort, ob der Ausgabewert Neop größer ist als der angeforderte Ausgabewert Nerq oder nicht, das heißt,
Ausgabewert Neop > angeforderter Ausgabewert Nerq.
Dann, wenn das Ergebnis der Ermittlung (C05) JA ist, kann ermittelt werden, dass der Ausgabewert Neop durch eine Untergrenze beschränkt wird, und daher fährt das Programm mit der Ermittlung (C06) fort, ob die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt oder nicht, das heißt,
Abweichung der Evaporatortemperatur ≥ 0.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (C05) NEIN ist, kann ermittelt werden, dass der Ausgabewert Neop durch eine Obergrenze beschränkt wird, und daher fährt das Programm mit der Ermittlung (C07) fort, ob die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt oder nicht, das heißt,
Abweichung der Evaporatortemperatur < 0.
Wenn bei der Ermittlung (C06), ob die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt oder nicht, das heißt,
Abweichung der Evaporatortemperatur ≥ 0,
wenn das Ergebnis der Ermittlung (C06) JA ist, das heißt, wenn
Abweichung der Evaporatortemperatur ≥ 0,
wenn der Ausgabewert Neop durch die Untergrenze beschränkt wird, dann hat die Evaporatortemperatur nicht die Solltemperatur erreicht, auch wenn die Untergrenze vorgesehen ist, und das Programm fährt mit der Verarbeitung (C04) zur Berechnung des Integralsteuerungs-Berechnungswertes I gemäß der folgenden Gleichung fort:
Integralsteuerungs-Berechnungswert I = I(n – 1) + f (Abweichung der Evaporatortemperatur), um den Ausgabewert mittels der Integralberechnung zu erhöhen, um dafür zu sorgen, dass die Evaporatortemperatur der Solltemperatur folgt.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (C06) NEIN ist, kehrt das Programm mittels des Integralsteuerungszeitgebers t direkt zur Ermittlung (C02) zurück, ob eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist oder nicht.
Bei der Ermittlung (C07), ob die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, das heißt,
Abweichung der Evaporatortemperatur < 0,
wenn das Ergebnis der Ermittlung (C07) JA ist, das heißt, wenn
Abweichung der Evaporatortemperatur < 0,
wenn der Ausgabewert Neop durch die Obergrenze beschränkt wird, ist der Ausgabewert übermäßig groß, und daher fährt das Programm mit der Verarbeitung (C04) zur Berechnung des Integralsteuerungs-Berechnungswertes I gemäß der folgenden Gleichung fort:
Integralsteuerungs-Berechnungswert I = I(n – 1) + f (Abweichung der Evaporatortemperatur), um den Ausgabewert mittels der Integralberechnung zu senken, um dafür zu sorgen, dass die Evaporatortemperatur der Solltemperatur folgt.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung (C07) NEIN ist, wird in der Ausgabe kein korrigierter Integralwert berücksichtigt, was in einer Divergenz des Integralwertes resultiert, und daher wird keine Integralberechnung durchgeführt und das Programm kehrt mittels des Integralsteuerungszeitgebers t direkt zur Ermittlung (C02) zurück, ob eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist oder nicht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und es sind verschiedene Anwendungen und Änderungen möglich.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung eine spezielle Konfiguration bereitstellen, die in Bezug auf eine Verbrennungsmotordrehzahl, bei der eine Beschränkung der Verbrennungsmotordrehzahl vorgesehen ist und in der integralen Steuerung Feedback verwendet wird, auf eine von einem System zur Steuerung der Kühlleistung eines Kompressors (eines Elektrokompressors oder eines externen Kompressors mit variabler Kapazität) durchgeführte Steuerung angewendet werden kann.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung eine spezielle Konfiguration bereitstellen, bei der eine Ermittlung, ob eine Beschränkung vorgesehen ist oder nicht, nicht durch einen Vergleich des Ausgabewertes Neop mit dem angeforderten Ausgabewert Nerq durchgeführt wird, sondern indem der Inhalt einer Beschränkung direkt ausgelesen und basierend auf den Daten ermittelt wird, ob eine Beschränkung vorgesehen ist oder nicht.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung eine spezielle Konfiguration bereitstellen, bei der die Berechnung eines Ausgabewertes bei der Beschränkung der Klimatisierung gemäß 3 nicht nur auf der Basis der PI(proportionalen und integralen)-Steuerung, sondern auch eines Modellwertes (eines grundlegenden Ausgabewertes) durchgeführt wird, der durch die Soll-Evaporatortemperatur und Umgebungsbedingungen (z. B. eine externe Lufttemperatur und ein Luftvolumen) ermittelt wird.
Bezugszeichenliste

1: Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
2: Klimaanlagenpassage
3: Außenluft-Einlaßöffnung
4: Innenluft-Zirkulationsöffnung
6: Gebläseventilator (bzw. auch als ”Klimaanlagen-Ventilator” bezeichnet)
7: Evaporator (”Evaporatorkern”)
8: HVAC-Einheit
10: Heizungskern
11: Defrosterauslaß
13: Ventilationsauslaß
15: Fußauslaß
19: Hauptkontroller
20: Klimaanlagenkontroller (bzw. auch als ”Steuereinheit” bezeichnet)
21: Klimaanlagenpanel
22: Evaporatortemperatursensor
23: Sensordetektionsvorrichtung
24: Elektrokompressor (bzw. externer Kompressor mit variabler Kapazität)
25: Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Evaporatortemperatur
26: Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur
27: Einrichtung zur proportionalen Steuerung
28: Einrichtung zur integralen Steuerung
29: Einrichtung zur Beschränkung eines oberen und unteren Grenzwertes
30: Einrichtung zum Berechnen eines Ausgabewertes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-964 A [0003]
JP 2010-89697 A [0003]

Claims

Steuersystem für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, umfassend: eine Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur, um eine Differenz zwischen einer Evaporatortemperatur und einer Soll-Evaporatortemperatur als eine Abweichung der Evaporatortemperatur zu berechnen; eine Einrichtung zur integralen Steuerung, um basierend auf der von der Einrichtung zum Berechnen einer Abweichung der Evaporatortemperatur berechneten Abweichung der Evaporatortemperatur einen Integralwert zu berechnen; und eine Einrichtung zum Berechnen eines Ausgabewertes, um basierend auf dem von der Einrichtung zur integralen Steuerung berechneten Integralwert einen angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu berechnen und den angeforderten Kompressor-Ausgabewert zu beschränken, um einen Kompressor-Ausgabewert zu berechnen, wobei die Einrichtung zur integralen Steuerung die integrale Steuerung anhält, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert beschränkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung zur integralen Steuerung die integrale Steuerung nicht anhält, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur nicht weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Untergrenze beschränkt wird, und sie die integrale Steuerung nicht anhält, wenn die Abweichung der Evaporatortemperatur weniger als 0 beträgt, wenn der angeforderte Kompressor-Ausgabewert durch eine Obergrenze beschränkt wird.