DE102015119870B4

DE102015119870B4 - System und Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102015119870B4
Application number: DE102015119870.3A
Authority: DE
Inventors: Jae Hyun Park; Sang Hun Kim; Chang Won Lee; Joon Hyung Park
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2035-11-18
Also published as: US20160311292A1; CN106080092A; DE102015119870A1; CN106080092B; US10300763B2; KR101664684B1

Abstract

Ein System zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge, aufweisend:einen Sensor, der ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur eines Passagier-Sitzteils eines Rücksitzes eines Fahrzeugs abzufühlen,eine Referenztemperatur-Schätzvorrichtung (12), die ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes als eine Referenztemperatur zu schätzen mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung,eine Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung (16), die ausgebildet ist, die durch den Sensor abgefühlte Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils mit der von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung (12) geschätzten Referenztemperatur zu vergleichen und zu entscheiden, dass ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, wenn eine Differenz zwischen der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur einen kritischen Wert überschreitet, undeine Klimaanlage-Betriebs-Steuereinheit (18), die ausgebildet ist, um unterschiedlich ein Volumen und eine Temperatur der Luft zu steuern, die von der Klimaanlage abgegeben wird, gemäß einem Ergebnis der Entscheidung der Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung (16), ob ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt oder nicht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft sie ein System und Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge, das ein Luftvolumen und eine Innenraumtemperatur, die von der Klimaanlage erzeugt werden optimal steuert im Hinblick darauf, ob auf einem Rücksitz eines Fahrzeugs ein Passagier sitzt oder nicht.
Bezogene Technik
Eine Klimaanlage für ein Fahrzeug ist ein wesentliches Komfort-System für Fahrzeuge, das eine Innenraumtemperatur eines Fahrzeugs gemäß den äußeren Bedingungen im Sommer und im Winter an ein gewünschtes Level anpasst und Feuchtigkeit oder Eis von einer Frontscheibe des Fahrzeugs entfernt.
Ein von der Klimaanlage abgegebenes, zweckmäßiges Volumen von Luft und Innenraumtemperatur kann einen Sitz in einer zweiten oder dritten Reihe genauso beeinflussen wie einen Sitz in der ersten Reihe und somit einen Innenraum-Komfort für Passagiere in der zweiten oder dritten Sitzreihe wie auch für Passagiere in der ersten Sitzreihe bereitstellen.
Wenn sich jedoch kein Passagier auf Sitzen in der zweiten oder dritten Sitzreihe des Fahrzeugs befindet, wird das Volumen an Luft unnötig an die Sitze in der zweiten und dritten Sitzreihe abgegeben und es wird unnötig Energie verbraucht.
Üblicherweise kann bei der Behandlung eines solchen Problems ein Vorgehen angewandt werden, bei dem Infrarot (IR)-Sensoren abfühlen, dass sich kein Passagier auf Sitzen in der zweiten und dritten Sitzreihe des Fahrzeugs befindet, woraufhin das von der Klimaanlage durch Abgabelöcher in der zweiten Sitzreihe abgegebene Volumen an Luft reduziert oder das Abgeben eingestellt wird. Somit ist es möglich das durch die Abgabelöcher in der zweiten Sitzreihe unnötig abgegebene Luftvolumen zu reduzieren, wodurch die Betriebszeit und die Betriebslast der Klimaanlage vermindert und Energie eingespart wird.
Da jedoch insgesamt bis zu 6 oder mehr IR-Sensoren verwendet werden, um abzufühlen ob Passagiere auf den Rücksitzen (Sitze in der zweiten und dritten Sitzreihe) sitzen oder nicht, kann dadurch ein Kostenanstieg entstehen.
Das heißt, dass im Fall der üblichen Vorgehensweise die IR-Sensoren nicht nur zum Messen einer Temperatur eines Passagiers auf einem Passagier-Sitzteil verwendet werden, um festzustellen, ob ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt oder nicht, sondern ebenfalls zum separaten Messen einer Referenztemperatur eines Referenzpunktes eines passagierfreien Bereichs (z.B. eines Mittelbereichs eines Rücksitzes) und ob ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt oder nicht, wird entschieden durch Verwenden einer Temperaturdifferenz zwischen dem Passagier-Sitzteil und dem passagierfreien Bereich. Ein zusätzliches Verwenden eines solchen separaten IR-Sensors zum Messen der Referenztemperatur, zusätzlich zu den IR-Sensoren zum Messen der Temperaturen von Passagieren, kann eine Erhöhung der Kosten und des Gewichts verursachen.
Aus der KR 10 2010 0 125 596 A ist ein Temperatursteuerungssystem für ein Fahrzeug bekannt.
Die Angaben, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Anerkennung oder jegliche Form eines Vorschlags dafür gehalten werden, dass diese Angaben den einem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik bilden.
ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind gerichtet auf das Bereitstellen eines Systems und Verfahrens zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge, bei dem die Temperatur eines Passagier-Sitzteils eines Rücksitzes eines Fahrzeugs (z.B. die Temperatur eines Passagiers) durch einen IR-Sensor abgefühlt werden kann und gleichzeitig die Referenztemperatur eines Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes (z.B. der Mittelbereich des Rücksitzes) durch Verwenden einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraum-Luft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung, präzise geschätzt werden kann, und durch Vergleichen der abgefühlten Temperatur des Passagier-Sitzteils und der geschätzten Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils präzise entschieden werden kann, ob ein Passagier auf den Rücksitz einsteigt oder nicht.
Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein System zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge einen Sensor aufweisen, der ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur eines Passagier-Sitzteils eines Rücksitzes eines Fahrzeugs abzufühlen, eine Referenztemperatur-Schätzvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes als eine Referenztemperatur zu schätzen mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung, eine Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung, die ausgebildet ist, die durch den Sensor abgefühlte Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils mit der von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung geschätzten Referenztemperatur zu vergleichen und zu entscheiden, dass ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, wenn eine Differenz zwischen der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur einen kritischen Wert überschreitet, und eine Klimaanlage-Betriebs-Steuereinheit, die ausgebildet ist, um unterschiedlich ein Volumen und eine Temperatur der Luft zu steuern, die von der Klimaanlage abgegeben wird, gemäß einem Ergebnis der Entscheidung der Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung, ob ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt oder nicht.
Das System kann ferner eine Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, eine Rückmeldung der von dem Sensor abgefühlten Temperatur des Passagier-Sitzteils zu empfangen, und einen Fehler zwischen der von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung geschätzten Referenztemperatur und einer tatsächlichen Messtemperatur zu korrigieren.
Der Sensor, der ausgebildet ist, die Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils abzufühlen, kann ein IR-Sensor sein.
Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, kann ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge ein Abfühlen einer Oberflächentemperatur eines Passagier-Sitzteils eines Rücksitzes eines Fahrzeugs durch einen Sensor aufweisen, ein Schätzen einer Oberflächentemperatur eines Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes durch eine Referenztemperatur-Schätzvorrichtung als Referenztemperatur mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung, ein Vergleichen der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils mit der geschätzten Referenztemperatur durch eine Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung, und ein Entscheiden, dass ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, wenn eine Differenz zwischen der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur einen kritischen Wert überschreitet, und unterschiedliches Steuern eines Volumens und einer Temperatur von Luft, die von der Klimaanlage abgegeben wird, durch eine Klimaanlage-Betriebs-Steuereinheit gemäß einem Ergebnis der Entscheidung, ob ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt oder nicht.
Das Verfahren kann ferner aufweisen ein Empfangen einer Rückmeldung der abgefühlten Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und Korrigieren eines Fehlers durch eine Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung zwischen der geschätzten Referenztemperatur und einer tatsächlichen Messtemperatur.
Beim Schätzen der Referenztemperatur kann die Referenztemperatur geschätzt werden durch die Formel: $T_{s} (n) = (1 - \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t) T_{s} (n - 1) + \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t T_{r} + {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t},$
wobei T_s eine geschätzte Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, UA_seat einen Wärmeübertragungskoeffizienten oder einen Abstimmungskoeffizienten des Sitzes, dt ein Messintervall, q_s eine gemessene Menge an Solarstrahlung, MC_seat eine Wärmekapazität des Sitzes, T_r eine von einem fahrzeuginneren Sensor gemessene Innenraumtemperatur, A_seat einen Bereich des Passagier-Nichtsitzteils und n die Anzahl an Operationen repräsentiert.
Beim Korrigieren des Fehlers kann die Referenztemperatur bestimmt werden durch die Formel: $T_{s} (n) = (1 - \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t) T_{s} (n - 1) + \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t T_{r} + {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t} + \frac{H}{M C_{s e a t}} d t (T_{i r} (n - 1) - T_{s} (n - 1)),$
wobei ein durch eine gepunktete Linie hervorgehobener Teil einen Rückmelde-Teil zum Korrigieren des Fehlers der Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils repräsentiert und T_s eine geschätzte Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, UA_seat einen Wärmeübertragungskoeffizienten oder einen Abstimmungskoeffizienten des Sitzes, dt ein Messintervall, q_s eine gemessene Menge an Solarstrahlung, MC_seat eine Wärmekapazität des Sitzes, T_r eine (von dem fahrzeuginneren Sensor) gemessene Innenraumtemperatur, A_seat einen Bereich des Passagier-Nichtsitzteils, n die Anzahl an Operationen und T_ir eine durch einen IR-Sensor abgefühlte Temperatur des Passagier-Sitzteils repräsentiert.
Beim unterschiedlichen Steuern des Volumens und der Temperatur von Luft, die von der Klimaanlage abgegeben wird, kann das von der Klimaanlage abgegebene Volumen reduziert werden, wenn kein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, im Vergleich zu einem Fall, wenn ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt.
Beim unterschiedlichen Steuern des Volumens und der Temperatur von Luft, die von der Klimaanlage abgegeben wird, kann die Temperatur der von der Klimaanlage abgegebenen Luft gemäß einer Veränderung des von der Klimaanlage abgegebenen Luftvolumens gesteuert werden durch die Formel: $T_{d o} = \frac{{\dot{Q}}_{A / C}}{\dot{m} C_{p}} + T_{int a k e},$
wobei T_do eine Temperatur der abgegebenen Luft, Q_A/C eine Klimaanlagen-Last, m eine Durchflussrate, C_P eine spezifische Wärme von Luft und T_intake eine Ansaugluft-Temperatur repräsentiert.
Beim Vergleichen und Entscheiden wird entschieden, dass gegenwärtig ein Passagier von außerhalb des Fahrzeugs in das Fahrzeug einsteigt, wenn entschieden ist, dass ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 0 km ist.
Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder Zusammensetzungen mit dem Begriff „Fahrzeug“ in dem hier verwendeten Sinne Kraftfahrzeuge im Allgemeinen bezeichnet, wie z.B. Personenkraftwagen, inklusive Sports Utility Vehicles (SUVs), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, inklusive verschiedenster Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge u.Ä. sowie Hybrid-Fahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybrid Fahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Kraftstoffen (z.B. nicht erdölbasierten Kraftstoffen). Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzin- als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, die aus den Figuren sowie der anschließenden Beschreibung der Figuren ersichtlich oder detaillierter dargelegt sind, wobei die Figuren sowie deren Beschreibung dazu dienen, einzelne Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausbildung eines beispielhaften Systems zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die Positionen zum Abfühlen der Temperatur eines Passagier-Sitzteils und zum Schätzen der Temperatur eines Passagier-Nichtsitzteils in dem beispielhaften Verfahren zum Steuern der Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das das Erkennen, ob ein Passagier auf einen Rücksitz einsteigt in dem beispielhaften Verfahren zum Steuern der Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Flussdiagram, das das Steuern eines Betriebes der Klimaanlage in dem beispielhaften Verfahren zum Steuern der Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine schematische Ansicht, die eine Klimaanlage zeigt, um ein Beispiel für das Steuern des Betriebs der Klimaanlage zu beschreiben, in dem beispielhaften Verfahren zum Steuern der Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Kurve, die eine Verbesserung der Treibstoffeffizienz durch das Steuern der Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen beispielhaften Merkmalen darstellen, die die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung wie hierin offenbart, welche zum Beispiel spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen aufweisen, werden zum Teil bestimmt durch die jeweilige beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung.
AUSFÜRHLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert Bezug genommen, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und unten beschrieben sind. Zwar wird die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, aber es wird zu verstehen sein, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Die Erfindung soll im Gegenteil nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen abdecken, welche innerhalb des Umfangs der Erfindung enthalten sein können, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist
Mit Bezug auf 3 muss, um zu entscheiden, ob ein Passagier auf einem Rücksitz, wie beispielsweise einem Sitz in der zweiten oder dritten Sitzreihe, eines Fahrzeugs sitzt oder nicht, die Temperatur eines Passagier-Sitzteils (einer von den beiden Sitzteilen des Rücksitzes: ein Teil, der in 3 mit „A“ gekennzeichnet ist) und die Temperatur eines Passagier-Nichtsitzteils (ein Teil zwischen beiden Sitzteilen des Rücksitzes: ein Teil, der in 3 mit „R“ gekennzeichnet ist) bestimmt werden.
Zu diesem Zweck wird in der vorliegenden Erfindung die Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils des Rücksitzes von einem Infrarot(IR)-Sensor abgefühlt, und die Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils (eine Referenztemperatur) wird ohne ein separates Hardware-Element, wie beispielsweise einen IR-Sensor oder eine Temperatur-Abfühlvorrichtung, mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung geschätzt.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausbildung eines Systems zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zuerst fühlt eine Passagier-Sitzteil-Temperatur-Messvorrichtung 10 die Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils des Rücksitzes ab. Hierbei wird als Passagier-Sitzteil-Temperatur-Messvorrichtung 10 ein IR-Sensor verwendet.
Gleichzeitig dazu schätzt eine Referenztemperatur-Schätzvorrichtung 12 die Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes als eine Referenztemperatur. Hierbei wird die Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung geschätzt.
Um die Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, d.h. die Referenztemperatur, zu schätzen, kann eine Zustandsgleichung, wie beispielsweise untenstehende Gleichung 1, mittels eines Wärmeübertragungskoeffizienten UA eines Bereichs, der den Passagier-Nichtsitzteil und einen Bereich A des Passagier-Nichtsitzteils aufweist, ausgedrückt werden, und die untenstehende Gleichung 2 kann durch das Anwenden einer Referenztemperatur T_S auf die Zustandsgleichung aufgestellt werden. $M C_{s e a t} \frac{d T_{I R}}{d t} = {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t} + U_{s e a t} A_{s e a t} (T_{r} - T_{I R})$
$T_{s} (n) = (1 - \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t) T_{s} (n - 1) + \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t T_{r} + {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t}$
In den Gleichungen 1 und 2 repräsentiert T_s eine geschätzte Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, UA_seat einen Wärmeübertragungskoeffizienten (Abstimmungskoeffizienten) des Sitzes, dt ein Messintervall, q_s eine gemessene Menge an Solarstrahlung, MC_seat eine Wärmekapazität des Sitzes, T_r eine gemessene Innenraumtemperatur (durch einen fahrzeuginneren Sensor), A_seat einen Bereich des Passagier-Nichtsitzteils und n eine Anzahl an Operationen.
Hierbei ist der Wärmeübertragungskoeffizient UA_seat des Sitzes ein Koeffizient, der erhalten wurde unter Berücksichtigung einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft, und die gemessene Menge an Solarstrahlung q_s ist ein Wert, der erhalten wurde unter Berücksichtigung einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung.
Daher errechnet die Referenztemperatur-Schätzvorrichtung 12 die Temperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes, d.h. die Referenztemperatur, aus der Gleichung 2.
Die aus der Gleichung 2 errechnete Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils kann sich von der tatsächlichen Temperatur (einem tatsächlichen Messwert) unterscheiden.
Daher kann das System zum Steuern der Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ferner aufweisen, eine Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung 14, die von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung 12 in Echtzeit eine Rückmeldung der von der Passagier-Sitzteil-Temperatur-Messvorrichtung 10, d.h. dem IR-Sensor abgefühlten Temperatur des Passagier-Sitzteils empfängt und einen Fehler zwischen der von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung 12 geschätzten Referenztemperatur und der tatsächlichen Messtemperatur (der von dem IR-Sensor abgefühlten Temperatur des Passagier-Sitzteils) korrigiert.
Daher errechnet die Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung 14 eine Referenztemperatur, in der der Fehler korrigiert ist unter Verwendung der untenstehenden Gleichungen 3 und 4 durch eine Logik, die eine Rückmeldeschleife zusätzlich zu den Gleichungen 1 und 2 aufweisen. $M C_{s e a t} \frac{d {\hat{T}}_{I R}}{d t} = {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t} + U_{s e a t} A_{s e a t} (T_{r} - {\hat{T}}_{I R}) + H (T_{I R} - {\hat{T}}_{I R})$
$T_{s} (n) = (1 - \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t) T_{s} (n - 1) + \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t T_{r} + {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t} + \frac{H}{M C_{s e a t}} d t (T_{i r} (n - 1) - T_{s} (n - 1))$
Die in den Gleichungen 3 und 4 durch gepunktete Linien hervorgehobenen Teile repräsentieren Rückmeldeteile zum Korrigieren des Fehlers der Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, T_s repräsentiert eine geschätzte Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, UA_seat einen Wärmeübertragungskoeffizienten (Abstimmungskoeffizienten) des Sitzes, dt ein Messintervall, q_s eine gemessene Menge an Solarstrahlung, MC_seat eine Wärmekapazität des Sitzes, T_r eine (von dem fahrzeuginneren Sensor) gemessene Innenraumtemperatur, A_seat einen Bereich des Passagier-Nichtsitzteils, n die Anzahl der Operationen und T_ir die durch den IR-Sensor abgefühlte Temperatur des Passagier-Sitzteils.
Zum Beispiel kann, da die von dem IR-Sensor abgefühlte Temperatur des Passagier-Sitzteils unter der Bedingung, dass kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt, zu einer tatsächlichen Messtemperatur der Oberflächentemperatur des Sitzes wird, eine solche tatsächliche Messtemperatur mit der geschätzten Referenztemperatur T_s des Passagier-Nichtsitzteils verglichen werden, und die Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils kann zu der tatsächlichen Messtemperatur korrigiert werden.
Ferner kann, da die von dem IR-Sensor abgefühlte Temperatur des Passagier-Sitzteils unter der Bedingung, dass ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt, die abgefühlte Temperatur des Passagiers ist und sich somit von der tatsächlichen Messtemperatur (der Oberflächentemperatur des Sitzes) unter der Bedingung, dass kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt, unterscheiden kann, die Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils zu der früheren tatsächlichen Messtemperatur (der Oberflächentemperatur des Sitzes) korrigiert werden.
Daher errechnet die Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung 14 schließlich die Temperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes, d.h. die Referenztemperatur, unter Verwendung der Gleichung 4.
Danach vergleicht eine Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung 16 die von dem IR-Sensor abgefühlte Oberflächentemperatur T_ir(n) des Passagier-Sitzteils mit der von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung 12 geschätzten Referenztemperatur T_s(n) (z.B. der von der Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung errechneten Referenztemperatur) unter Verwendung der untenstehenden Gleichung 5, wodurch eine Differenz dazwischen errechnet wird. $E (n) = T_{ir} (n) - T_{s} (n)$
In der obenstehenden Gleichung 5 repräsentiert E(n) eine Differenz zwischen der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur, T_ir(n) repräsentiert die Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und T_s(n) repräsentiert die Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils.
Die Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung 16 entscheidet, dass ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt, wenn die Differenz E(n) zwischen der Oberflächentemperatur T_ir(n) des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur T_s(n) eine kritische Wert-T-Grenze überschreitet.
Hier kann, wie beispielhaft in 4 gezeigt, wenn die Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung 16 entscheidet, ob ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt oder nicht, die Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung 16 eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemeinsam mit einem Überschuss der Differenz E(n) zwischen der Oberflächentemperatur T_ir(n) des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur T_s(n) über der kritischen Wert-T-Grenze prüfen, und erkennen, dass ein Passagier mit dem Öffnen einer Tür gerade in das Fahrzeug einsteigt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 0 km ist, und somit präziser entscheiden, dass der Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt.
Hingegen entscheidet, wenn die Differenz E(n) zwischen der Oberflächentemperatur T_ir(n) des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur T_s(n) die kritische Wert-T-Grenze nicht überschreitet, die Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung 16, dass kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt.
Danach steuert eine Klimaanlage-Betriebs-Steuereinheit 18 das Volumen und die Temperatur von Luft, die von der Klimaanlage abgegeben wird gemäß einem Ergebnis der Entscheidung der Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung 16, ob ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt oder nicht.
5 ist ein Flussdiagramm, das das Steuern eines Betriebes der Klimaanlage in dem Verfahren zum Steuern der Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Klimaanlage zeigt, um ein Beispiel des Steuerns des Betriebs der Klimaanlage zu beschreiben.
Mit Bezug auf 5, wenn die Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung 16 entscheidet, dass kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt, schaltet die Klimaanlage in eine Abgabeluft-Volumen-Optimierungslogik der Klimaanlage und die Klimaanlage-Betriebs-Steuereinheit 18 reduziert das Volumen von Luft, das von der Klimaanlage abgegeben wird unter Verwendung einer Luftvolumen-Karte, in welcher ein Luftvolumen dadurch reduziert wird, dass die Betriebsspannung eines Gebläsemotors reduziert wird, im Gegensatz zu einer Konvektions-Luftvolumen-Steuerkarte, wenn kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt, im Vergleich zu einem Fall, bei dem ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt.
Zum Beispiel strömt, wie in 6 beispielhaft dargestellt, ein Teil der Luft, die durch einen Verdampfer geströmt ist, an einer Temp-Tür vorbei durch einen Heizkern und wird so wiedererwärmt. In diesem Fall wird die Temperatur und das Volumen der abgegebenen Luft basierend auf einer Energiegleichung erneut angepasst.
Das heißt, wenn die Klimaanlage automatisch angeschaltet wird (AC ON), wenn die Temp-Tür an einem Mittelpunkt positioniert ist, kein maximaler Kühlpunkt, und somit ein Teil der Luft, die durch den Verdampfer geströmt ist, über die Temp-Tür durch den Heizkern strömt und so wiedererwärmt wird, wird das von der Klimaanlage abgegebene Volumen von Luft reduziert, wenn kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt, im Vergleich zu einem Fall, bei dem ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil sitzt, unter Verwendung der Luftvolumen-Karte (mit Bezug auf 7), in welcher ein Luftvolumen dadurch reduziert wird, dass die Betriebsspannung des Gebläsemotors reduziert wird, im Gegensatz zu einer Konvektions-Luftvolumen-Steuerkarte.
Hierbei wird, um eine Veränderung (z.B. einen Anstieg) der Innenraumtemperatur und damit eine Veränderung des Komforts aufgrund der Reduzierung des abgegebenen Luftvolumens zu verhindern, die Temperatur der abgegebenen Luft unter Verwendung der untenstehenden Gleichung 6 gesteuert. $T_{d o} = \frac{{\dot{Q}}_{A / C}}{\dot{m} C_{p}} + T_{int a k e}$
In der obenstehenden Gleichung 6 repräsentiert T_do eine Temperatur abgegebener Luft, Q_A/C eine Klimaanlagen-Last, m eine Durchflussrate, C_p eine spezifische Wärme von Luft und T_intake eine Ansaugluft-Temperatur.
Daher kann, durch ein Reduzieren der Durchflussrate von Luft, um das Volumen abgegebener Luft zu vermindern, unter den Faktoren der obenstehenden Gleichung 6, die Temperatur abgegebener Luft unter der Bedingung, dass die Klimaanlagen-Last (ein negativer Wert) und Ansaugluft beibehalten werden, gesenkt werden, wodurch ein Ansteigen der Innentemperatur und eine Veränderung des Komforts verhindert werden kann.
Wie oben beschrieben kann durch das Abfühlen der Temperatur des Passagier-Sitzteils des Rücksitzes durch einen IR-Sensor präzise entschieden werden, ob ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt oder nicht, und präzise die Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes durch Verwenden einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraum-Luft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung geschätzt werden, und, wenn kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt, kann das von der Klimaanlage abgegebene Luftvolumen zum Verbessern der Treibstoff-Effizienz reduziert werden.
Wie aus der obenstehenden Beschreibung erkennbar, stellt die Erfindung die folgenden Effekte bereit.
Erstens kann die Temperatur eines Passagier-Sitzteils eines Rücksitzes eines Fahrzeugs mit einem IR-Sensor abgefühlt werden und, gleichzeitig, kann die Referenztemperatur eines Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes präzise geschätzt werden mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraum-Luft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung, und, ob ein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt oder nicht, kann präzise durch ein Vergleichen der abgefühlten Temperatur des Passagier-Sitzteils und der geschätzten Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils entschieden werden.
Zweitens kann, im Unterschied zu einem Konvektions-IR-Sensor zum Abfühlen der Referenztemperatur eines Passagier-Nichtsitzteils, die Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes durch einen Algorithmus mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraum-Luft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung geschätzt werden, und somit kann durch das Reduzieren der Anzahl der verwendeten IR-Sensoren die Anzahl der Teile der Fahrzeuge reduziert und eine Kosteneinsparung erreicht werden.
Drittens kann, wenn kein Passagier auf dem Passagier-Sitzteil des Rücksitzes sitzt, das Volumen von der Klimaanlage abgegebener Luft reduziert und damit die Treibstoff-Effizienz verbessert werden.
Die vorstehenden Beschreibungen der spezifischen, beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden präsentiert zum Zwecke der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf diese präzise offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der vorstehenden Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern, um dadurch Fachmänner auf diesem Gebiet in die Lage zu versetzen, unterschiedliche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszubilden und zu nutzen, sowie unterschiedliche Alternativen und Modifikationen derselben. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

Ein System zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge, aufweisend: einen Sensor, der ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur eines Passagier-Sitzteils eines Rücksitzes eines Fahrzeugs abzufühlen, eine Referenztemperatur-Schätzvorrichtung (12), die ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes als eine Referenztemperatur zu schätzen mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung, eine Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung (16), die ausgebildet ist, die durch den Sensor abgefühlte Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils mit der von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung (12) geschätzten Referenztemperatur zu vergleichen und zu entscheiden, dass ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, wenn eine Differenz zwischen der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur einen kritischen Wert überschreitet, und eine Klimaanlage-Betriebs-Steuereinheit (18), die ausgebildet ist, um unterschiedlich ein Volumen und eine Temperatur der Luft zu steuern, die von der Klimaanlage abgegeben wird, gemäß einem Ergebnis der Entscheidung der Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung (16), ob ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt oder nicht.
Das System gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung (14), die ausgebildet ist, eine Rückmeldung der von dem Sensor abgefühlten Temperatur des Passagier-Sitzteils zu empfangen, und einen Fehler zwischen der von der Referenztemperatur-Schätzvorrichtung (12) geschätzten Referenztemperatur und einer tatsächlichen Messtemperatur zu korrigieren.
Das System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensor, der ausgebildet ist, die Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils abzufühlen, einen IR-Sensor aufweist.
Ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für Fahrzeuge, aufweisend: Abfühlen, durch einen Sensor, der Oberflächentemperatur eines Passagier-Sitzteils eines Rücksitzes eines Fahrzeugs, Schätzen, durch eine Referenztemperatur-Schätzvorrichtung (12), der Oberflächentemperatur des Passagier-Nichtsitzteils des Rücksitzes als eine Referenztemperatur mittels einer Temperaturveränderung aufgrund von Wärmeübertragung durch Konvektion von Innenraumluft und einer Temperaturveränderung aufgrund einer Menge an Solarstrahlung, Vergleichen, durch eine Passagier-Einstieg-Erkennungsvorrichtung (16), der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils mit der geschätzten Referenztemperatur, und Entscheiden, dass ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, wenn eine Differenz zwischen der Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und der Referenztemperatur einen kritischen Wert überschreitet, und unterschiedliches Steuern eines Volumens und einer Temperatur von Luft, die von der Klimaanlage abgegeben wird, durch eine Klimaanlage-Betriebs-Steuereinheit (18) gemäß einem Ergebnis der Entscheidung, ob ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt oder nicht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, ferner aufweisend: Empfangen einer Rückmeldung der abgefühlten Oberflächentemperatur des Passagier-Sitzteils und Korrigieren eines Fehlers durch eine Referenztemperatur-Fehler-Korrigiervorrichtung (14) zwischen der geschätzten Referenztemperatur und einer tatsächlichen Messtemperatur.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei beim Schätzen der Referenztemperatur die Referenztemperatur geschätzt wird durch die Formel: $T_{s} (n) = (1 - \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t) T_{s} (n - 1) + \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t T_{r} + {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t},$
wobei T_S eine geschätzte Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, UA_seat einen Wärmeübertragungskoeffizienten oder einen Abstimmungskoeffizienten des Sitzes, d_t ein Messintervall, q_s eine gemessene Menge an Solarstrahlung, MC_seat eine Wärmekapazität des Sitzes, T_r eine von einem fahrzeuginneren Sensor gemessene Innenraumtemperatur, A_seat einen Bereich des Passagier-Nichtsitzteils und n die Anzahl an Operationen repräsentiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei, beim Korrigieren des Fehlers, die Referenztemperatur bestimmt wird durch eine Formel: $T_{s} (n) = (1 - \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t) T_{s} (n - 1) + \frac{U A_{s e a t}}{M C_{s e a t}} d t T_{r} + {\dot{q}}_{s}^{''} A_{s e a t} + \frac{H}{M C_{s e a t}} d t (T_{i r} (n - 1) - T_{s} (n - 1)),$
wobei ein durch eine gepunktete Linie hervorgehobener Teil einen Rückmelde-Teil zum Korrigieren des Fehlers der Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils repräsentiert und T_S eine geschätzte Referenztemperatur des Passagier-Nichtsitzteils, UA_seat einen Wärmeübertragungskoeffizienten oder einen Abstimmungskoeffizienten des Sitzes, d_t ein Messintervall, q_s eine gemessene Menge an Solarstrahlung, MC_seat eine Wärmekapazität des Sitzes, T_r eine (von dem fahrzeuginneren Sensor) gemessene Innenraumtemperatur, A_seat einen Bereich des Passagier-Nichtsitzteils, n die Anzahl an Operationen und T_ir eine durch einen IR Sensor abgefühlte Temperatur des Passagier-Sitzteils repräsentiert.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei beim unterschiedlichen Steuern des Volumens und der Temperatur von Luft, die von der Klimaanlage abgegeben wird, das von der Klimaanlage abgegebene Luftvolumen reduziert wird, wenn kein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, im Vergleich zu einem Fall, wenn ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei beim unterschiedlichen Steuern des Volumens und der Temperatur von Luft, die von der Klimaanlage abgegeben wird, die Temperatur der von der Klimaanlage abgegebenen Luft gemäß einer Veränderung des von der Klimaanlage abgegebenen Luftvolumens gesteuert wird durch eine Formel: $T_{d o} = \frac{{\dot{Q}}_{A / C}}{\dot{m} C_{p}} + T_{int a k e},$
wobei T_do eine Temperatur der abgegebenen Luft, Q_A/C eine Klimaanlagen-Last, m eine Durchflussrate, C_P eine spezifische Wärme von Luft und T_intake eine Ansaugluft-Temperatur repräsentiert.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei beim Vergleichen und Entscheiden entschieden wird, dass gegenwärtig ein Passagier von außerhalb des Fahrzeugs in das Fahrzeug einsteigt, wenn entschieden ist, dass ein Passagier auf dem Rücksitz sitzt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 0 km ist.