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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage eines Fahrzeuges, und insbesondere ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage eines Fahrzeuges, das die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen kann, indem der Verbrauch von Energie reduziert wird, die bei unnötiger Klimatisierung für Innenräume mit Ausnahme von Räumen, die von Insassen belegt werden, aufgewendet wird.
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Im Allgemeinen sind Fahrzeuge mit Vorrichtungen zum Heizen, Lüften und Klimatisieren (HVAC) ausgestattet, die zur Steuerung der Innentemperatur von Fahrzeugen und bequemeren Gestaltung der Innenumgebung von Fahrzeugen verwendet werden.
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In letzter Zeit hergestellte Fahrzeuge weisen ein vollautomatisches Temperatursystem (FATC) auf, das die Innentemperatur entsprechend einer von einem Fahrer oder einem Beifahrer eingestellten Temperatur automatisch steuern kann und die Innenumgebung bequem hält.
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Bei dem FATC-System empfängt, wenn eine Bedienperson eine Temperatur einstellt, um die Innentemperatur zu steuern, eine Klimasteuereinrichtung (FATC-Steuereinrichtung) Sensorerfassungssignale von einem Isolationssensor zum Erfassen der Menge von Sonneneinstrahlung, einem Fahrzeugaußensensor zum Erfassen der Außentemperatur und einem Fahrzeuginnensensor zum Erfassen der Innentemperatur eines Fahrzeuges, um auf der Basis der Erfassungswerte jedes Sensors eine Innenwärmebelastung zu berechnen und unter Berücksichtigung einer Klimabelastung entsprechend der Wärmebelastung einen Austrittsmodus, eine Austrittstemperatur, eine Austrittsrichtung und ein Luftaustrittsvolumen zu bestimmen.
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Ebenso empfängt, um die Innentemperatur und den Systembetrieb zu steuern, die Klimasteuereinrichtung Erfassungswerte von einem Austrittstemperatursensor zum Erfassen der Austrittstemperatur, einem Heizungstemperatursensor zum Erfassen der Temperatur einer elektrischen Heizung (z. B. PTC-Heizung, die als eine Zusatzheizung bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und als eine Hauptheizung bei Elektrofahrzeugen verwendet wird) und einem Verdampfertemperatursensor zum Erfassen der Temperatur eines Verdampfers und steuert Betriebskomponenten, wie einen Modusaktuator, einen Temperaturklappenaktuator (Temperatursteuerklappenaktuator), einen Luftrichtungssteuerklappenaktuator, ein Klimagebläse, einen Kompressor und eine elektrische Heizung, mittels des Austrittsmodus, der Austrittstemperatur, der Austrittsrichtung und des Luftaustrittsvolumens, die wie oben bestimmt werden.
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Infolge der Erhöhung des Ölpreises und der Verschärfung der Umweltbestimmungen wird bei der Entwicklung von Fahrzeugen neuerdings Augenmerk auf die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und der Umweltfreundlichkeit gelegt. Umfassende Bemühungen werden zur Entwicklung schadstofffreier und umweltfreundlicher Elektrofahrzeuge (EV) durchgeführt, die einen Elektromotor als eine Antriebsquelle verwenden.
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Elektrofahrzeuge sind mit einem Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeuges und mit einer Batterie ausgestattet, die ein Energiespeicher als eine Energiequelle zum Zuführen von Energie an den Elektromotor ist.
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Ebenso müssen, da Elektrofahrzeuge keinen typischen Verbrennungsmotor haben, der als eine Quelle zum Heizen und eine Quelle zum Antreiben eines Kompressors dient, Elektrofahrzeuge im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor eine elektrische Heizung und einen elektrischen Kompressor verwenden. In diesem Falle hat der Verbrauch von Energie infolge der Betätigung einer Klimaanlage einen großen Einfluss auf die Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz.
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Infolge des Verbrauchs von Batterieleistung kann die Reichweite (nachfolgend Reichweite pro Ladung) eines Fahrzeuges im Vergleich zu dem Fall, in dem die Klimaanlage nicht betätigt ist, um maximal 50% reduziert werden. In dem Fall, in dem eine elektrische Heizung mit hoher Spannung zum Heizen betätigt werden muss, steigt der Verbrauch der Batterieleistung schnell an, und daher sinkt die Reichweite erheblich ab (relativ unzulänglich bezüglich einer Abwärmequelle im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, welche die Motorabwärme nutzen).
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Dementsprechend ist die technische Entwicklung für eine Klimaanlage mit hoher Effizienz, die für Elektrofahrzeuge anders ist, ein wesentlicher Faktor für die Förderung des Absatzes von Elektrofahrzeugen. Ebenso wird die technische Entwicklung benötigt, die den Energieverbrauch minimieren kann, während ein von einem Fahrer oder einem Beifahrer gewünschter Komfort so weit wie möglich bereitgestellt und beibehalten wird, wenn die Klimaanlage betätigt ist.
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Zu diesem Zweck werden verschiedene Bemühungen zur Entwicklung von Wärmepumpensystemen, Wärmeisoliertechniken mit hoher Effizienz, Wärmeschutzglas- und Wärmeisoliertechniken sowie Fernreservierungsklimatisierungs- und Innen/Außenluftsteuerungstechniken aktiv durchgeführt, jedoch gibt es viele Beschränkungen hinsichtlich Kosteneinsparung und Vermarktung.
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Insbesondere muss zugleich die technische Entwicklung zur Reduzierung von unnötigem Energieverbrauch bei der Betätigung der Klimaanlage in einem Fahrzeug durchgeführt werden. Jedoch ist, da die Klimaanlage unabhängig davon, ob ein Insasse einen bestimmten Innenraum des Fahrzeuges belegt, für den gesamten Innenraum eines Fahrzeuges betätigt wird, ein unnötiger Energieverbrauch unvermeidlich.
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Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage eines Fahrzeuges geschaffen, das die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen kann, indem der Verbrauch von Energie reduziert wird, die bei unnötiger Klimatisierung für Innenräume mit Ausnahme von Räumen, die von Insassen belegt werden, aufgewendet wird, während ein von einem Fahrer oder einem Beifahrer gewünschter Komfort so weit wie möglich bereitgestellt und beibehalten wird.
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Gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage zum Einteilen eines Innenraumes eines Fahrzeuges in eine Mehrzahl von Zonen derart, dass eine individuelle Klimatisierung für jede Zone durchgeführt wird, auf: Auswählen von Belegungszonen, die von Insassen belegt werden, aus der Mehrzahl von Zonen, Prüfen, ob die Anzahl der Belegungszonen, die von den Insassen belegt werden, eins ist, Korrigieren einer Erfassungstemperatur eines Fahrzeuginnensensors auf eine Temperatur der Belegungszone mittels eines Mischungsverhältnisses von Luft zur Klimatisierung, die von der entsprechenden Belegungszone eingelassen wird, mit Luft, die in der Belegungszone vorhanden ist, wenn die Anzahl der Belegungszonen, die von den Insassen belegt werden, eins ist, und Durchführen einer individuellen Klimatisierung in den ausgewählten Belegungszonen durch Berechnen einer Zielaustrittstemperatur auf der Basis der korrigierten Temperatur der Belegungszone und durch Verwendung der berechneten Zielaustrittstemperatur.
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Nach einer beispielhaften Ausführungsform können, wenn eine Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und einer von einer Bedienperson eingestellten Klimaeinstelltemperatur kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist, das Korrigieren der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und das Durchführen der individuellen Klimatisierung durchgeführt werden.
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Nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform können, wenn die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und der Klimaeinstelltemperatur gleich oder größer als der Referenzwert ist, eine Zielaustrittstemperatur mittels der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors berechnet werden und die individuelle Klimatisierung mittels der Zielaustrittstemperatur durchgeführt werden, die aus der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors bestimmt wird.
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Nach noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann, wenn die ausgewählten Belegungszonen einen Fondsitz zusätzlich zu einem von einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz in einer Belegungszone der ersten Reihe umfassen, das Verfahren ferner aufweisen: Korrigieren der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors auf eine Temperatur der Belegungszone mittels eines Mischungsverhältnisses der Belegungszone der ersten Reihe, und Durchführen einer Klimatisierung in den ausgewählten Belegungszonen durch Berechnen einer Zielaustrittstemperatur auf der Basis der korrigierten Temperatur der Belegungszone mittels des Mischungsverhältnisses der Belegungszone der ersten Reihe und durch Verwendung der berechneten Zielaustrittstemperatur.
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Nach noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform können, wenn eine Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und einer von einer Bedienperson eingestellten Klimaeinstelltemperatur kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist, das Korrigieren der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors mittels des Mischungsverhältnisses der Belegungszone der ersten Reihe und das Durchführen der Klimatisierung in den ausgewählten Belegungszonen durchgeführt werden.
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Nach noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform können, wenn die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und der Klimaeinstelltemperatur gleich oder größer als der Referenzwert ist, die Zielaustrittstemperatur mittels der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors berechnet werden und die Klimatisierung in der Belegungszone mittels der Zielaustrittstemperatur durchgeführt werden, die aus der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors bestimmt wird.
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Nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können, wenn die ausgewählten Belegungszonen alle in der ersten Reihe sind, die Zielaustrittstemperatur mittels der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors berechnet werden und die Klimatisierung in der Belegungszone mittels der Zielaustrittstemperatur durchgeführt werden, die aus der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors bestimmt wird.
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Nach einer anderen weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die korrigierte Temperatur der Belegungszone aus der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors, der von einer Bedienperson eingestellten Klimaeinstelltemperatur und einem Mischwirkungsgrad mittels der folgenden Gleichung (1) bestimmt werden: TZONE = TINNENRAUM + (TEINSTELL – TINNENRAUM) × ηx,ZONE (1) wobei TZONE die korrigierte Temperatur der Belegungszone (Temperatur der Belegungszone, die bei der tatsächlichen Klimatisierung verwendet wird), TINNENRAUM die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors, TEINSTELL die Einstelltemperatur, und ηx,ZONE den Mischwirkungsgrad bezeichnen.
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Nach noch einer anderen weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Mischwirkungsgrad als ein Wert definiert werden, der einem Austrittsmodus und einem Luftaustrittsvolumen für jede Zone entspricht.
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Nach noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann, wenn eine Gesamtzone des Innenraumes des Fahrzeuges die von Insassen belegte Belegungszone ist, das Verfahren ferner aufweisen: Durchführen einer Klimatisierung in einer Gesamtbelegungszone durch Berechnen einer Zielaustrittstemperatur mittels der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und durch Verwendung der aus der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors bestimmten Zielaustrittstemperatur.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Ansicht einer Konfiguration einer Klimaanlage, die einen Klimatisierungsprozess gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung durchführt;
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2 ein Flussdiagramm, das einen Klimatisierungsprozess gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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3 eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur individuellen Klimatisierung dreier Zonen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine Ansicht einer Konfiguration einer Klimaanlage, die einen Klimatisierungsprozess zur Zuführung von Luft zum Heizen und Kühlen an eine ausgewählte Zone gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung durchführt;
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5 ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Durchführen einer Temperaturkorrektur entsprechend einer Belegungszone bei einem Klimatisierungsprozess gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
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6 eine Ansicht einer bei der Auswahl einer speziellen Belegungszone verwendbaren Mischwirkungsgradkarte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug” allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehrere Antriebsquellen, zum Beispiel sowohl Benzinantrieb als auch Elektroantrieb aufweist.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage, das die Reichweite, die eine Kernfunktion für den Absatz von Elektrofahrzeugen ist, bedeutend erhöhen kann, indem der Verbrauch von Energie reduziert wird, die bei unnötiger Klimatisierung für Innenräume mit Ausnahme von Räumen, die von Insassen belegt werden, aufgewendet wird.
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Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage, das die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht, indem ein unnötiger Energieverbrauch einer Batterie bei der Betätigung einer Klimaanlage reduziert wird, die unabhängig für jede Zone entsprechend der Temperatur, der Richtung und dem Volumen von Luft zum Heizen und Kühlen, die in den Innenraum des Fahrzeuges eingelassen wird, gesteuert werden kann.
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Insbesondere ist die Erfindung darauf gerichtet, dass eine individuelle Klimatisierung in dem Innenraum eines Fahrzeuges durchgeführt wird, die in eine Mehrzahl von Zonen geteilt ist, und die Klimaanlage nur in den Zonen betätigt wird, die tatsächlich von Insassen belegt sind, um eine gewünschte Temperatur beizubehalten, während ein unnötiger Energieverbrauch einer Batterie reduziert wird.
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Im Gegensatz zu einer typischen Klimatechnik für Fahrzeuge, bei der ein unnötiger Energieverbrauch auftritt, da die Klimaanlage für den gesamten Innenraum eines Fahrzeuges betätigt wird, wird gemäß der Erfindung die Klimatisierung lediglich in Zonen durchgeführt, die tatsächlich von Insassen belegt ist, und ist gemäß der Erfindung für die individuelle Klimatisierung für jede Zone ein Prozess des Erkennens der Belegungsstellen von Insassen und ein Prozess der Steuerung der Temperatur der von Insassen belegten Zonen vorgesehen.
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Hier bedeuten Zonen individuelle Belegungsräume, wie Fahrerzone, Beifahrerzone und Fondzone, in die der Innenraum eines Fahrzeuges zuvor für die individuelle Klimatisierung jeder Zone eingeteilt ist.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die Zeichnung ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
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1 und 2 zeigen eine Klimaanlage und einen Klimatisierungsprozess gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und 3 zeigt ein Klimatisierungsverfahren, bei dem eine unabhängige Klimasteuerung bezüglich der Temperatur, der Richtung und des Volumens von Luft zum Heizen und Kühlen (Luft für die Klimatisierung) jeder Zone durchgeführt wird.
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Mit Bezug auf 3 kann der Innenraum eines Fahrzeuges in drei Zonen, d. h. eine Fahrerzone, eine Beifahrerzone und eine Fondzone eingeteilt werden, die für eine individuelle Klimatisierung pro Zone vorbestimmt sind. Ebenso kann ein Fahrzeuginnensensor 13 in dem Innenraum des Fahrzeuges angeordnet werden, um die Temperatur zu erfassen.
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Bei dem Verfahren zur individuellen Klimatisierung dreier Zonen schaltet eine Bedienperson (Fahrer oder Insasse) einen Ein/Aus-Schalter 19a an einem Steuerpaneel 18 ein (Klimaanlage eingeschaltet) und stellt dann eine Klimazieltemperatur, d. h. eine bestimmte Temperatur mittels eines Temperatureinstellschalters 19b des Steuerpaneels 18 ein, und eine Klimasteuereinrichtung 20 kann eine von einem Insassen belegte Zone bestimmen (S1) und ebenso eine Wärmebelastung des Fahrzeuginnenraumes auf der Basis der Innentemperatur, der Isolierung und der Außentemperatur eines Fahrzeuges berechnen und dann einen Austrittsmodus und ein Luftaustrittsvolumen (Luftvolumen eines Klimagebläses) unter Berücksichtigung einer Klimabelastung entsprechend der Wärmebelastung bestimmen.
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Hier kann die Klimasteuereinrichtung 20 einen Erfassungswert eines Insassendetektors 17 empfangen und eine von einem Insassen belegte Zone (der Klimatisierung ausgesetzte Zone in dem Innenraum des Fahrzeuges, die als Belegungszone bezeichnet wird) entsprechend einer Logik zum automatischen Prüfen der Insassenbelegung automatisch bestimmen (automatische Erkennung der Belegungszone) oder den Manipulationszustand eines Wählschalters 19c an dem Steuerpaneel 18 empfangen und dann die der Klimatisierung ausgesetzte Belegungszone erkennen (manuelle Eingabe der Belegungszone durch eine Bedienperson).
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Im Falle der manuellen Eingabe kann die Belegungszone ein Sitz, der einer Klimatisierung bedarf, d. h. eine von einer Bedienperson ausgewählte Zone sein, weil eine Bedienperson den Sitz als von einem Insassen belegt erachtet, jedoch kann die Belegungszone nicht alle Sitze bedeuten, die tatsächlich von Insassen belegt sind. Ebenso kann der Wählschalter 19c ein Schalter zum manuellen Einstellen und Eingeben der Belegungszone sein.
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Der Insassendetektor 17 kann eine Komponente zum Erfassen sein, ob jeder Sitz eines Fahrzeuges von einem Fahrer oder einem Insassen belegt ist, und kann Piezosensoren aufweisen, die in jedem Sitz angeordnet sind. In diesem Falle kann der Piezosensor in Positionen angeordnet sein, die gedrückt werden, wenn ein Fahrer oder ein Insasse auf dem Sitz sitzt. Zum Beispiel kann der Piezosensor in den Sitzkissen eines Fahrersitzes, eines Beifahrersitzes und eines Fondsitzes angeordnet sein.
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Wenn ein Fahrer oder ein Insasse auf einem Sitz sitzt, kann der Piezosensor in dem Sitz elektrische Signale an die Klimasteuereinrichtung 20 abgeben. Wenn ein Fahrer oder ein Insasse auf einem Sitzkissen (Sitzkissen des Fahrersitzes, Beifahrersitzes und Fondsitzes) sitzt, kann der Piezosensor elektrische Signale von einem auf das Sitzkissen ausgeübten physikalischen Druck abgeben, und die Klimasteuereinrichtung 20 kann die elektrischen Signale empfangen, um zu erfassen, ob jeder Sitz von Insassen belegt ist.
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Der Insassendetektor 17 ist nicht auf einen speziellen Typ einer Einheit beschränkt. Zum Beispiel kann der Insassendetektor 17 anstelle des Piezosensors einen von verschiedenen Typen wohlbekannter Einheiten aufweisen, so lange wie dieser erfassen kann, ob ein Insasse auf dem Fahrersitz, dem Beifahrersitz oder dem Fondsitz sitzt.
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Wenn ein Fahrersitz oder ein Beifahrersitz belegt wird, kann die Klimasteuereinrichtung 20, die Signale des Insassendetektors 17 empfängt, den Fahrersitz oder den Beifahrersitz als eine Belegungszone automatisch erkennen. Wenn ein Fondsitz belegt wird, kann die Klimasteuereinrichtung 20 den Fondsitz als eine Belegungszone durch Signale des Insassendetektors 17 automatisch erkennen.
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Der Austrittsmodus, der bei der Betätigung der Klimaanlage ausgewählt wird, kann einer aus einer Modusgruppe sein, die einen Frontmodus (auch als Belüftungsmodus bezeichnet), einen Bodenmodus und einen Zweirichtungsmodus umfasst, die durch das Luftaustrittsverfahren getrennt werden. Zur Betätigung jedes Modus kann die Klimaanlage eine Modusklappe, die einen Luftströmungspfad (Steuerung der Luftrichtung) ändert, und eine Betätigung davon (Modusaktuator 34) aufweisen.
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In diesem Falle können Beispiele von Luftdurchlässen der Klimaanlage, die durch den Austrittsmodus getrennt werden, einen Frontluftdurchlass, der ein Austreten der Luft zu dem Gesicht und der Brust eines Beifahrers an einer Stelle jeder Zone des Fahrzeuginnenraumes ermöglicht, und einen Bodenluftdurchlass umfassen, der ein Austreten der Luft zu dem Boden und den Füßen eines Fahrers (oder eines Beifahrers, der auf dem Beifahrersitz sitzt) ermöglicht. Hier kann jeder Luftdurchlass mit Kanälen zum Zuführen von Luft divergent verbunden sein.
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Der Frontmodus und der Bodenmodus können Luft zur Klimatisierung durch den Frontluftdurchlass bzw. den Bodenluftdurchlass hindurch einlassen. Der Zweirichtungsmodus kann Luft zur Klimatisierung durch den Frontluftdurchlass und den Bodenluftdurchlass hindurch einlassen. Nach der Bestimmung des Austrittsmodus kann die Klimasteuereinrichtung 20 einen Modusaktuator 34 antreiben und die Stellung einer Modusklappe derart steuern, dass Luft zur Klimatisierung zugeführt und in jeder Austrittsrichtung eingelassen werden kann.
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Der Austrittsmodus kann gemäß der Klimabelastung entsprechend der Wärmebelastung automatisch bestimmt werden. Jedoch kann, wenn ein Fahrer oder ein Insasse einen Moduswählschalter 19d des Steuerpaneels 18 betätigt, die Klimasteuereinrichtung 20 den Betätigungszustand des Moduswählschalters 19d empfangen, um den Austrittsmodus als einen Modus zu bestimmen, der mittels des Moduswählschalters 19d ausgewählt wird.
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Da der Prozess zur Bestimmung des Austrittsmodus und die Steuerung und Betätigung der Klimaanlage entsprechend dem Austrittsmodus bekannte technische Maßnahmen sind, die gegenwärtig bei der Klimatisierung von Fahrzeugen angewendet werden, wird eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen.
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Nachdem der Austrittsmodus und das Luftaustrittsvolumen bestimmt sind, kann die Zielaustrittstemperatur der Klimaanlage auf der Basis der Innentemperatur, der Wärmebelastung und der Klimaeinstelltemperatur, die von einem Fahrer oder einem Beifahrer eingestellt wird, bestimmt werden (S5). Auf der Basis der Zielaustrittstemperatur kann die Betätigung der Klimaanlage, wie eines Klimagebläses 31, eines Kompressors 32, einer elektrischen Heizung 33 (z. B. PTC-Heizung), eines Temperaturklappenaktuators 35 und eines Luftrichtungssteuerklappenaktuators 36 gesteuert werden (S6).
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Der Luftrichtungssteuerklappenaktuator 36 kann dementsprechend angetrieben werden, ob jede Zone von einem Insassen belegt ist, um die Stellung einer Luftrichtungssteuerklappe 6, wie sie in 4 gezeigt ist, zu steuern. In diesem Falle kann Luft zur Klimatisierung lediglich den Belegungszonen (die automatisch erkannt oder manuell ausgewählt werden), d. h. den von einem Fahrer oder von Insassen belegten Zonen zugeführt werden.
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Mit Bezug auf 4, die eine Konfiguration zur Steuerung der Luftaustrittsrichtung zeigt, bei der Luft zur Klimatisierung lediglich den ausgewählten Belegungszonen zugeführt wird, sind drei Abzweigkanäle 1a, 1b und 1c von einem Klimakanal 1 abgezweigt, der mit einem Verdampfer 3 und einer elektrischen Heizung 33 ausgestattet ist und mit den Stellen jeder Zone verbunden ist, wobei die Luftrichtungssteuerklappe 6 die Richtung der Luft zur Klimatisierung und die Verteilungsmenge an jeden der Abzweigkanäle 1a, 1b und 1c steuern kann und der Luftrichtungssteuerklappenaktuator 36 die Luftrichtungssteuerklappe 6 betätigen kann.
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Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Temperaturklappe zur Steuerung der Temperatur der Luft zur Klimatisierung, die von dem Temperaturklappenaktuator 35 betätigt wird.
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Wenn die Temperatur der Belegungszone durch wahlweises Zuführen der Luft zur Klimatisierung lediglich an die Belegungszone gesteuert wird, kann die Klimasteuereinrichtung 20 das Luftvolumen der Luft zur Klimatisierung durch Steuerung einer Betriebsspannung (Drehzahl) zum Antreiben eines Klimagebläses 31 entsprechend dem wie oben bestimmten Luftaustrittsvolumen steuern.
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Die Klimasteuereinrichtung 20 kann Erfassungswerte eines Austrittstemperatursensors 14 zum Erfassen der Austrittstemperatur, eines Heizungstemperatursensors 15 zum Erfassen der Temperatur der elektrischen Heizung 33 und eines Verdampfertemperatursensors 16 zum Erfassen der Temperatur des Verdampfers 3 empfangen und die Betätigung der Klimaanlage derart steuern, dass die tatsächliche Austrittstemperatur der Luft zur Klimatisierung auf der Zielaustrittstemperatur der Belegungszone gehalten wird.
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Außer dass die Luft zur Klimatisierung einer von einem Insassen ausgewählten Belegungszone zugeführt wird, ist der Prozess zur Steuerung der Austrittstemperatur und der Betätigung der Klimaanlage zum Aufrechterhalten der Zielaustrittstemperatur eine bekannte technische Maßnahme, die gegenwärtig bei der Klimatisierung von Fahrzeugen angewendet wird, so dass eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen wird.
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Das Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass, nachdem die Klimasteuereinrichtung die Belegungszone, d. h. die von Insassen belegten Zonen bestimmt hat, die Klimaanlage derart betätigt wird, dass die Innentemperatur in Bezug auf die Belegungszone gesteuert werden kann.
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Daher kann, wenn eine Klimatisierung für jede Zone durchgeführt wird, die nur auf tatsächlich von Insassen belegte Räume abzielt, ein unnötiger Energieverbrauch minimiert werden, so dass die Reichweite von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu einer typischen Klimaanlage für Fahrzeuge, bei denen die Klimaanlage für den gesamten Innenraum betätigt wird, bedeutend erhöht werden kann.
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Ebenso kann, wenn die Wärmebelastung berechnet wird und der Austrittsmodus und das Luftaustrittsvolumen auf der Basis der Erfassungswerte eines Isolationssensors 11, eines Fahrzeugaußensensors 12 und des Fahrzeuginnensensors 13 bestimmt werden, die Klimasteuereinrichtung 20 die Zielaustrittstemperatur für jede Zone durch Korrigieren des Erfassungswertes des Fahrzeuginnensensors 13 berechnen (S4), um den korrigierten Wert als die Temperatur der jeweiligen Zone dementsprechend, ob jede Zone von einem Insassen belegt ist, zu verwenden, anstatt den Erfassungswert des Fahrzeuginnensensors 13 als die Innentemperatur ohne eine Änderung zu verwenden.
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Daher kann, wenn die Innentemperatur (Temperatur einer ausgewählten Belegungszone) durch Korrigieren des Erfassungswertes des Fahrzeuginnensensors 13 berechnet wird, die Zielaustrittstemperatur der entsprechenden Belegungszone mittels der Innentemperatur berechnet werden, die durch die Korrektur erlangt wird, und dann kann eine individuelle Klimatisierung, welche durch die Betätigung der Klimaanlage in Bezug auf die Belegungszone gesteuert wird, auf der Basis der berechneten Zielaustrittstemperatur durchgeführt werden.
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Hier kann die Temperatur der Belegungszone (Zone, die von einem Insassen belegt wird), die durch Korrigieren des Erfassungswertes des Fahrzeuginnensensors 13 erlangt wird, dementsprechend bestimmt werden, ob jede geteilte Zone (Fahrersitz, Beifahrersitz und Fondsitz) des Innenraumes eines Fahrzeuges von einem Insassen belegt ist oder als eine Belegungszone ausgewählt ist. Das Korrigieren des Erfassungswertes des Fahrzeuginnensensors 13 dementsprechend, ob jede Zone von einem Insassen belegt ist, kann mittels lediglich eines Fahrzeugsensors 13 erfolgen, wie später ausführlicher beschrieben wird.
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Bei der herkömmlichen Steuerung der Temperatur des gesamten Innenraumes eines Fahrzeuges wird ein Erfassungswert des Fahrzeuginnensensors ohne eine Änderung verwendet, um eine Zielaustrittstemperatur zu berechnen, und es wird geprüft, ob die Temperatur des gesamten Innenraumes auf eine von einem Fahrer gewünschte Temperatur gesteuert wird.
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Jedoch muss, wenn der Innenraum geteilt ist, um die individuelle Klimatisierung durchzuführen, die Temperatur jeder Zone, die tatsächlich von einem Insassen belegt ist, anstelle der Temperatur des gesamten Innenraumes gesteuert werden. Dementsprechend kann eine Rückmeldung für die Temperatur jeder Zone benötigt werden.
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Für eine genaue Rückmeldung für die Temperatur jeder Zone können Fahrzeuginnensensoren in jeder Zone angeordnet werden, die in einen Fahrersitz, einen Beifahrersitz und einen Fondsitz eingeteilt sind. Jedoch kann, wenn die Fahrzeuginnensensoren in allen Zonen angeordnet sind, die Temperatur jeder Zone infolge des Aufbaus eines Fahrzeuges nicht entsprechend der Anbringungslage des Sensors dargestellt werden, und die Herstellungskosten können ebenfalls steigen.
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Dementsprechend kann der Fahrzeuginnensensor 13 lediglich in dem Mittelteil der ersten Reihe (Fahrersitz und Beifahrersitz) angeordnet sein, und bei der individuellen Klimatisierung kann der Erfassungswert des Fahrzeuginnensensors 13 derart korrigiert werden, dass die Temperatur jeder Zone entsprechend der Stelle von Insassen wiedergegeben werden kann.
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Zum Beispiel kann, wenn der Innenraum eines Fahrzeuges in zwei oder mehrere Zonen geteilt ist und die Klimatisierung dementsprechend, ob jede Zone von einem Insassen belegt ist, durchgeführt wird, der Erfassungswert des Fahrzeuginnensensors 13 derart korrigiert werden, dass die Temperatur jeder ausgewählten Zone mittels lediglich eines Fahrzeuginnensensors 13 genau gesteuert werden kann. In diesem Falle kann der Erfassungswert des Fahrzeuginnensensors 13 entsprechend der Belegungsstelle eines Insassen (ob jede Zone von einem Insassen belegt ist) oder den von einer Bedienperson ausgewählten Zonen korrigiert werden, um die Temperatur zu steuern.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf 5 ein für eine ausgewählte Belegungszone anwendbares Verfahren zum Berechnen der Temperatur durch Korrigieren der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors zur Steuerung der Temperatur der ausgewählten Belegungszone beschrieben.
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Wie oben beschrieben, kann bei einem Prozess zum Korrigieren der Temperatur gemäß der Erfindung lediglich ein Fahrzeuginnensensor verwendet werden, wenn eine individuelle Klimatisierung in einer ausgewählten Belegungszone, die von einem Insassen belegt ist, durchgeführt wird.
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Zuerst kann eine von eine Insassen belegte Belegungszone mittels einer Logik zum automatischen Prüfen der Insassenbelegung von dem Insassendetektor 17 automatisch erkannt werden oder mittels des Wählschalters 19c von einer Bedienperson ausgewählt werden.
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Wenn die Belegungszonen ausgewählt werden, in denen eine Klimatisierung durchgeführt werden soll, kann die Klimasteuereinrichtung 20 die Anzahl der ausgewählten Belegungszonen prüfen (S11). Wenn die Anzahl der ausgewählten Zonen eins ist, kann die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors 13 mit der Klimaeinstelltemperatur verglichen werden, um zu prüfen, ob eine Differenz dazwischen gleich oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert (z. B. 10°C) ist (S14).
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Wenn die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur und der Einstelltemperatur gleich oder größer als der Referenzwert ist, entspricht dies einem Fall, in dem ein Heizen oder Kühlen des Innenraumes erforderlich ist. In diesem Falle kann in Schritt S15 die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors als die Temperatur der Belegungszone ohne eine Temperaturkorrektur verwendet werden, um die Betätigung der Klimaanlage zu steuern (S15).
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Zusätzlich zu der Menge der Sonneneinstrahlung und der Außentemperatur kann die Klimasteuereinrichtung 20 die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors verwenden, um die Zielaustrittstemperatur zu berechnen, und eine individuelle Klimasteuerung in der ausgewählten Belegungszone auf der Basis der berechneten Zielaustrittstemperatur durchführen. Wie oben beschrieben, kann die Klimasteuereinrichtung 20 die Betätigung der Klimaanlage derart steuern, dass die Austrittstemperatur der entsprechenden Belegungszone auf der Zielaustrittstemperatur gehalten wird.
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Jedoch kann, wenn die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und der Einstelltemperatur kleiner als der Referenzwert ist (Innentemperatur ist in einem stabilen Zustand), die Klimasteuereinrichtung 20 eine Temperaturkorrektur durchführen, welche die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors in eine Temperatur umwandelt, die der Belegungszone entspricht (S16). Danach kann die Zielaustrittstemperatur mittels der korrigierten Temperatur der Belegungszone berechnet werden, und dann kann eine individuelle Klimatisierung zur Temperatursteuerung der ausgewählten Belegungszone mittels der berechneten Zielaustrittstemperatur durchgeführt werden.
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In diesem Falle kann die korrigierte Temperatur, d. h. die Temperatur der ausgewählten Belegungszone als folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden: TZONE = TINNENRAUM + (TEINSTELL – TINNENRAUM) × ηx,ZONE (1)
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Hier bezeichnen TZONE die korrigierte Temperatur der ausgewählten Belegungszone (Temperatur der Belegungszone, die bei der tatsächlichen Klimatisierung verwendet wird), TINNENRAUM die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors (erfasster Wert des Fahrzeuginnensensors), TEINSTELL die Einstelltemperatur, und ηx,ZONE den Mischwirkungsgrad.
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Wie in Gleichung (1) gezeigt, kann die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors unter Verwendung des Ausdrucks des sogenannten Mischwirkungsgrades auf die Temperatur korrigiert werden, die der ausgewählten Belegungszone entspricht.
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Hier ist der Mischwirkungsgrad ein Koeffizient (%), der in Verhältnis zu einer Zeitdauer bestimmt wird, in der die von der Klimaanlage eingelassene Luft in der entsprechenden Zone bleibt, und kann auf einen bestimmten Wert entsprechend jeder geteilten Zone des Innenraumes eines Fahrzeuges, dem Austrittsmodus und dem Luftaustrittsvolumen (Luftvolumen des Klimagebläses) vorbestimmt werden.
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Die Luft zur Klimatisierung, die von der Klimaanlage in jede Zone eingelassen wird, kann nicht vollständig mit der in der entsprechenden Zone vorhandenen Luft gemischt werden und bewegt sich dann in eine andere Zone, kann jedoch mit der in der entsprechenden Zone vorhandenen Luft im Verhältnis zu einer Zeitdauer gemischt werden, in der die Luft in der entsprechenden Zone bleibt, und dann kann sich die verbleibende Luft in eine andere Zone bewegen.
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Dementsprechend kann ein Mischungsverhältnis der in die entsprechende Belegungszone eingelassenen Luft zur Klimatisierung und der vorhandenen Luft entsprechend der ausgewählten Belegungszone, dem Austrittsmodus und dem Luftvolumen des Klimagebläses geändert werden. Das Mischungsverhältnis kann als der Mischwirkungsgrad definiert werden und zum Korrigieren der Temperatur der entsprechenden Belegungszone verwendet werden, nachdem die Mischwirkungsgrade entsprechend der ausgewählten Belegungszone, dem Austrittsmodus und dem Luftvolumen des Klimagebläses vordefiniert sind.
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Die Datenform zum Erlangen des Mischwirkungsgrades aus der Belegungszone, dem Austrittsmodus und dem Luftvolumen des Klimagebläses kann eine Mischwirkungsgradkarte sein. Die Mischwirkungsgradkarte kann derart konfiguriert sein, dass der Mischwirkungsgrad der entsprechenden Belegungszone mittels der Belegungszone, des Austrittsmodus und der Betriebsspannung des Klimagebläses (Wert, der dem Luftvolumen des Klimagebläses entspricht) als eine Eingangsgröße berechnet werden kann.
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Mit Bezug auf 6 ist eine bei der Auswahl einer speziellen Belegungszone verwendbare Mischwirkungsgradkarte in Bezug auf den Fahrersitz, den Beifahrersitz und den Fondsitz vorgesehen und wird zum Berechnen des Mischwirkungsgrades in einer entsprechenden Zone verwendet.
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Wenn in Schritt S12 bestimmt wird, dass die Anzahl der ausgewählten Belegungszonen zwei ist, wird geprüft, ob die ausgewählten Belegungszonen der Fahrersitz und der Beifahrersitz sind (S13). Hier kann, wenn bestimmt wird, dass die Belegungszonen der Fahrersitz und der Beifahrersitz sind (Belegungszonen „Fahrersitz + Beifahrersitz”), die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors als die Temperatur der Belegungszone ohne eine Korrektur verwendet werden, um die Klimatisierung durchzuführen, wie oben beschrieben ist (S15).
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Andererseits kann, wenn die Anzahl der ausgewählten Belegungszonen zwei ist, jedoch die ausgewählten Belegungszonen nicht der Fahrersitz und der Beifahrersitz sind, d. h. den Fondsitz betreffen (Belegungszonen „Fahrersitz + Fondsitz” oder „Beifahrersitz + Fondsitz”), der Temperatur eines Sitzes in der ersten Reihe Fahrersitz oder Beifahrersitz) Vorrang gegeben werden, und die Prozesse der Schritte S14, S15 und S16 können wie in dem Falle durchgeführt werden, in dem die eine Belegungszone (Fahrersitz oder Beifahrersitz) ausgewählt wird.
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Wenn die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und der Einstelltemperatur gleich oder größer als der Referenzwert ist, kann die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors ohne eine Korrektur verwendet werden, um die Klimatisierung durchzuführen. Jedoch kann, wenn die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors und der Einstelltemperatur kleiner als der Referenzwert ist, die erste Reihe als die Belegungszone ausgewählt werden, und dann kann die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors auf die Temperatur der entsprechenden Belegungszone auf der Basis der Gleichung (1) mittels des Mischwirkungsgrades der Belegungszone in der ersten Reihe (Fahrersitz und Beifahrersitz) korrigiert werden. Daher kann die Klimatisierung der Belegungszone mittels der korrigierten Temperatur durchgeführt werden.
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Ebenso kann, wenn die ausgewählten Belegungszonen alle Zonen, d. h. der Fahrersitz, der Beifahrersitz und der Fondsitz sind, die Erfassungstemperatur des Fahrzeuginnensensors ohne eine Korrektur verwendet werden, um die Klimatisierung durchzuführen, wie oben beschrieben ist.
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Daher kann, da das Verfahren zur Steuerung der Klimaanlage einen Prozess zum Korrigieren einer Erfassungstemperatur eines Fahrzeuginnensensors auf die Temperatur der Belegungszone umfasst, eine wirksame Temperatursteuerung in einer ausgewählten Belegungszone mit lediglich einem Fahrzeuginnensensor durchgeführt werden.
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Ebenso kann diese Temperaturkorrektur eine individuelle Temperatursteuerung für jede Zone ermöglichen, während eine Klimatisierung in einer Mehrzahl von Belegungszonen in einem Fahrzeug durchgeführt wird.
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Daher gibt es bei einem Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, da eine individuelle Klimasteuerung lediglich in einer Belegungszone, in der sich ein Insasse tatsächlich aufhält, durchgeführt wird, einen Effekt der Erhöhung der Reichweite eines Elektrofahrzeuges durch Reduzierung des Verbrauchs von Energie, die bei unnötiger Klimatisierung für Innenräume mit Ausnahme von Räumen, die von Insassen belegt werden, aufgewendet wird, während ein von einem Fahrer und einem Beifahrer gewünschter Komfort so weit wie möglich bereitgestellt und beibehalten wird.
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Ebenso kann, da das Verfahren zur Steuerung der Klimaanlage einen Prozess zum Korrigieren einer Erfassungstemperatur eines Fahrzeuginnensensors auf die Temperatur der Belegungszone umfasst, eine wirksame Temperatursteuerung in einer ausgewählten Belegungszone mit lediglich einem Fahrzeuginnensensor durchgeführt werden.
