DE10333917B3

DE10333917B3 - Verfahren und Einrichtung zur Sensormittelträgheitskorrektur

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Publication number: DE10333917B3
Application number: DE10333917A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Hammer (FH); Dirk Dipl.-Ing. Schroeder; Peter Sauer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-07-26

Abstract

Bei einem Verfahren zur Kompensation der Fühlerträgheit eines Sensormittels (32) zum Erfassen einer Ist-Temperatur (T¶IST¶) in einem Kühl- und/oder Heizkreislauf (10) einer Anlage, insbesondere einer Klimatisierungsvorrichtung (1), wobei das Sensormittel (32) einen virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T¶ISTvirt¶) ermittelt, der sich von einem jeweiligen tatsächlichen Temperatur-Istwert (T¶ISTtat¶) unterscheidet, wird eine Eingangstemperatur (T¶Ansaug¶) beim Start eines Kühlvorgangs ermittelt und in Abhängigkeit von dieser ein anlagenspezifischer Korrekturwert (K) bestimmt und zum Einregeln der Temperatur ein vorgebbarer Temperatur-Sollwert (T¶SOLL¶) und/oder der ermittelte Temperatur-Istwert (T¶ISTvirt¶) um den Korrekturwert korrigiert und die Regelung auf diesen so korrigierten Temperaturwert bezogen. Bei einer Regeleinrichtung (20) für eine Anlage mit einem Kühl- und/oder Heizkreislauf (10) mit zumindest einem Verdichter (12) sind ein eine Ist-Temperatur (T¶ISTvirt¶) erfassendes Sensormittel (32), eine Einrichtung (31) zum Erfassen einer Eingangstemperatur, insbesondere einer Verdampfer-Ansaugtemperatur (T¶Ansaug¶), und eine Einrichtung (21) zum Ermitteln eines anlagenspezifischen Korrekturwerts (K) in Abhängigkeit von der ermittelten Eingangstemperatur beim Start der Regelung und/oder dem Inbetriebsetzen oder der Lastaufschaltung auf den zumindest einen Verdichter (12) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation der Fühlerträgheit eines Sensormittels zum Erfassen einer Ist-Temperatur in einem Kühl- und/oder Heizkreislauf einer Anlage, insbesondere einer Klimatisierungsvorrichtung, wobei das Sensormittel einen virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert ermittelt, eine Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Klimatisierungsvorrichtung, enthaltend eine solche Regeleinrichtung.
Gerade im Bereich der Klimatisierung von Kraftfahrzeugen werden schnelle Temperaturänderungen gewünscht, wenn beispielsweise infolge längerer Standzeit eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz mit starker Sonnenbestrahlung sich dieses sehr stark aufgeheizt hat. Der Fahrer möchte dabei möglichst schnell eine Abkühlung auf eine angenehme Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs erreichen. Bei der Messung von Temperaturen in einem Fahrzeug werden üblicherweise Sensormittel verwendet, bei denen eine Temperaturänderung eine Widerstandsänderung eines aktiven Materials hervorruft. Ein solches aktives Material kann beispielsweise ein Metall sein, wie ein Nickel- oder Platindraht, der auf einen isolierenden Grundkörper aufgewickelt ist. Um eine ausreichende Stabilität des Sensormittels sicherzustellen, wird dieses üblicherweise mit einer ausreichend großen Masse des aktiven Materials ausgeführt. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass dadurch eine Fühlerträgheit erzeugt wird, die bei schnellen Temperaturänderungen eine deutlich messbare Verzögerung mit sich bringt, da sich das aktive Material des Sensormittels erst auf die neue Temperatur einstellen muss. Im eingeschwungenen Zustand des Sensormittels stellen hingegen geringe Temperaturschwankungen im Wesentlichen kein Problem mehr dar und werden entsprechend aktuell erfasst und verarbeitet, weswegen diese Art von Sensormitteln grundsätzlich für die Verwendung in Fahrzeug-Klimatisierungsvorrichtungen geeignet sind.
Problematisch wirkt sich die Fühlerträgheit dann aus, wenn eine Temperatur-Regeleinrichtung beim Start des Fahrzeugs sehr schnell eine Verdampferaustrittstemperatur auf einen Sollwert einstellen soll. Zum Schutz vor Vereisung und zum Sicherstellen eines einwandfreien Betriebs des Verdampfers liegt diese Temperatur etwas über dem Gefrierpunkt von Wasser. Allerdings werden mit den heutigen Klimatisierungsvorrichtungen die Ausblastemperaturen so schnell erzeugt, dass das aktive Material des Sensormittels aufgrund seiner anfänglichen Trägheit nicht die tatsächliche Temperatur des umströmenden Mediums an die Regeleinrichtung weitergibt, sondern eine virtuelle, die höher liegt als die tatsächliche Temperatur. Die Regeleinrichtung geht dann von einer zu hohen Temperatur des umströmenden Mediums aus. Werden keine Korrekturmaßnahmen ergriffen, sondern abgewartet, bis das Sensormittel scheinbar die gewünschte Soll-Temperatur anzeigt, hat das umströmende Medium bereits den Gefrierpunkt von Wasser unterschritten und vereist. Da die Funktionsfähigkeit des Verdampfers durch ein Vereisen gestört wird, sollte dies vermieden werden.

Gerade für den Bereich von Klimatisierungsvorrichtungen ist es zwar bekannt, Programme zur Vereisungsvermeidung vorzusehen, wie beispielsweise in der DE 42 05 735 C2 für einen Innenwärmetauscher beschrieben. Hierbei wird zunächst ermittelt, ob die Außentemperatur eines Fahrzeugs unter einer gefährlichen Vereisungstemperatur von etwa 25°C und nachfolgend von unter 23°C liegt. Ist dies der Fall und soll zusätzlich eine Entfeuchtung der Innenluft des Fahrzeugs stattfinden, wird die Entfeuchtung über eine vorgegebene Zeitdauer hinweg durchgeführt und zwischendurch ggf. Wartezeiten ohne Entfeuchtung vorgesehen, um eine Vereisung zu vermeiden. In dieser Druckschrift ist jedoch nicht die Problematik einer Fühlerträgheit und einer daraus resultierenden Falschmessung der Ist-Temperatur bei schnellen Temperaturänderungen beschrieben.

Aus der DE 196 02 805 A1 ist eine Klimaanlage zur Verwendung in einem Fahrzeug bekannt. Die Klimaanlage wird durch ein Verfahren gesteuert, bei dem ein physikalischer Größenermittlungsschritt ermittelt, ob eine physikalische Größe betreffend die Lufttemperatur in einer Fahrgastzelle oder außerhalb von dieser größer als eine vorbestimmte Größe ist und bei dem in einem Steuerschritt eine Öffnungs- und Schließeinrichtung gesteuert wird, so dass ein Zustand erhalten wird, bei dem ein Umlenkkanal für eine erste vorbestimmte Zeitperiode geschlossen ist, wenn die Lufttemperatur-Größe der in das Gehäuse eingeleiteten Luft größer als die vorbestimmte Größe ist, und der Steuerzustand einer Kühlmittelsteuereinrichtung vom Stoppzustand in den Zufuhrzustand umgeschaltet ist. Diese Maßnahmen sollen verhindern, dass Luft, die in einen Verdampfer geströmt ist, sich mit Luft, die durch einen Heizkern geströmt ist, vermischt, um das Entstehen von Beschlagluft zu verhindern, wenn ein Kompressor bei hohen Temperaturen betätigt wird.

Die DE 195 26 946 C2 offenbart ein Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen unter Verwendung eines Beobachters. Hierbei wird eine Steuereinheit durch Eingangssignale einer erfassten oder geschätzten Wärmemenge, die von der Klimaanlage in das Innere des Fahrzeugs geführt wird, und erfassten oder geschätzten Störgrößenwerten gesteuert, die die Erwärmung des Inneren des Fahrzeugs beeinflussen, jedoch nicht auf die Klimaanlage zurückzuführen sind. Die Steuereinheit schätzt die Innentemperatur unter Verwendung eines Wärmegleichungs-Rechenmodells ab, das die erkannten oder geschätzten Werte als Parameter verwendet. Außerdem ist ein Sensor zum Erkennen der Temperatur im Inneren des Fahrzeugs vorgesehen. Die Steuereinheit erzeugt einen Korrekturterm durch Multiplizieren eines Fehlers zwischen dem tatsächlich zu steuernden System und dem Beobachter, der auf einem bestimmten Eingabefehler beruht, mit einem Rückkopplungswert des Beobachters, der den Effekt des Eingangsfehlers zeigt, wobei der Korrekturterm auf dem Rückkopplungswert basiert. Durch den Korrekturterm wird der als Parameter verwendete detektierte Wert oder geschätzte Wert korrigiert. Hierdurch soll es ermöglicht werden, einen gute Steuerung ohne die Verwendung von Sensoren zum Erkennen von Umgebungsfaktoren oder Störgrößen vorzusehen.

Die Sensorverzögerung wird zumeist durch eine Exponentialfunktion mit asymptotischer Annäherung an einen Endwert abgebildet. Die Funktion der Sensorverzögerung ist eine Temperaturausgleichsfunktion, deren Koeffizienten sich aus auf das Sensormittel und die Anwendung bezogenen Größen zusammensetzen. Insbesondere umfasst die Exponentialfunktion Koeffizienten, die sich auf das Sensormittel und die jeweilige Anwendung beziehen. Die Exponentialfunktion umfasst beispielsweise die Koeffizienten der Masse eines aktiven zu temperierenden Materials des Sensormittels, den Wärmeübergangskoeffizienten vom das Sensormittel umströmenden Medium zur Oberfläche des Sensormittels, die Wärmeleitung im Sensormittel und die Art der Anströmung des Sensormittels. Nachdem die Abkühlleistunq der Anlage bzw. Klimatisierungsvorrichtung häufig einen linearen Temperaturverlauf über der Zeit nach sich zieht, ergibt sich in einem Temperaturbereich zwischen der anfänglichen Temperatur und der Soll-Temperatur eine Differenz zwischen der tatsächlichen und der virtuellen vom Sensormittel angezeigten Ist-Temperatur.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer eine Kompensation der Fühlerträgheit eines Sensormittels bei schnellen Temperaturänderungen erzielt und insbesondere eine Vereisung innerhalb einer Klimatisierungsvorrichtung sicher vermieden werden kann.

Die Aufgabe wird für ein Verfahren zur Kompensation der Fühlerträgheit eines Sensormittels zum Erfassen einer Ist-Temperatur in einem Kühl- und/oder Heizkreislauf einer Anlage, insbesondere einer Klimatisierungsvorrichtung, wobei das Sensormittel einen virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert ermittelt, der sich von einem jeweiligen tatsächlichen Temperatur-Istwert unterscheidet, dadurch gelöst, dass eine Eingangstemperatur beim Start eines Kühlvorgangs ermittelt und in Abhängigkeit von dieser ein anlagenspezifischer Korrekturwert bestimmt und zum Einregeln der Temperatur ein vorgebbarer Temperatur-Sollwert und/oder der ermittelte Temperatur-Istwert um den Korrekturwert korrigiert und die Regelung mit diesem so korrigierten virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert ausgeführt oder auf diesen so korrigierten Temperatur-Sollwert bezogen wird. Für eine Regeleinrichtung für eine Anlage mit einem Kühl- und/oder Heizkreislauf mit zumindest einem Verdichter und mit einem eine virtuelle Ausgangstemperatur-Istwert erfassenden Sensormittel wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein weiteres Sensormittel zum Erfassen einer Eingangstemperatur, insbesondere einer Verdampfer-Ansaugtemperatur und eine Einrichtung zum Ermitteln eines anlagenspezifischen Korrekturwerts in Abhängigkeit von der ermittelten Eingangstemperatur beim Start der Regelung und/oder dem Inbetriebsetzen oder der Lastaufschaltung auf den zumindest einen Verdichter oder einen Verdampfer vorgesehen sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Dadurch wird ein Verfahren zur Kompensation der Trägheit eines Sensormittels geschaffen, bei dem gerade bei schnellen Temperaturänderungen, die ansonsten zu verfälschten Messergebnissen aufgrund der Sensormittel-Trägheit führen, durch Einführen eines Korrekturwerts eine Korrektur des Unterschieds zwischen dem von dem Sensormittel ermittelten virtuellen und dem tatsächlichen Temperatur- Istwert stattfindet. Diese erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Anlage. Der Regelfehler, der beim Vorsehen des Korrekturwerts gemacht wird, ist gering genug, um die Anlage bei einem schnellen Abkühlen und einem trägen Sensormittel zu schützen. Nach einer vorbestimmbaren Zeitspanne kann von einer Durchtemperierung des Sensormittels ausgegangen und die Korrektur zurückgenommen, also der Korrekturwert wieder auf Null eingestellt werden. Es wird dann angenommen, dass das Sensormittel den tatsächlichen Temperatur-Istwert erfasst. Grundsätzlich kann eine vorbestimmte, ggf. von der Höhe des Korrekturwerts abhängige Zeitspanne überwacht und bei deren Ablauf der Korrekturwert auf Null gesetzt werden. Diese Vorgehensweise beruht dann auf dem Erfahrungswert der Dauer eines üblichen Einschwingvorgangs eines solchen Sensormittels.

Wird die vorliegende Erfindung beispielsweise bei einem Verdampfer einer Klimatisierungsvorrichtung eingesetzt, wird als Eingangstemperatur bevorzugt die Ansaugtemperatur des Verdampfers der Klimatisierungsvorrichtung ermittelt. Es wurde nämlich festgestellt, dass der Temperaturfehler beim Ermitteln einer Ausblastemperatur durch das Sensormittel bis zum Erreichen einer Ausblastemperatur knapp oberhalb des Gefrierpunkts von Wasser abhängig von der Ansaugtemperatur ist. Dieser Zusammenhang wird in Form einer Gleichung vorzugsweise in einer Speichereinheit speziell für eine bestimmte Anlage abgelegt. Die Regeleinrichtung kann hierdurch beim Erhalt eines jeweiligen Temperatur-Messwerts von dem Sensormittel durch Berücksichtigung des Korrekturwerts diesen bzw. den Temperatur-Sollwert entsprechend korrigieren und dadurch trotz der Trägheit des Sensormittels den Abstand zu dem kritischen Punkt insbesondere einer Vereisung erfassen.

Sofern sichergestellt ist, dass eine konstante Kälteleistung in der Anlage erbracht wird, kann der in Abhängigkeit von einer Eingangstemperatur bestimmte Korrekturwert der Regelung zugrundegelegt werden. Gerade im Bereich der Klimatisierung von Fahrzeuginnenräumen ist die Kälteleistung jedoch nicht konstant. Der Korrekturwert wird daher bevorzugt außerdem in Abhängigkeit von der jeweiligen von der Anlage erbrachten Kälteleistung gebildet. Hierzu ist vorzugsweise eine Einrichtung zum Ermitteln eines leistungskorrigierten Korrekturwerts aus dem anlagenspezifischen Korrekturwert vorgesehen, wobei dieser in Abhängigkeit von der aktuellen Anlagenleistung gesetzt und dadurch insbesondere reduziert wird.

Vorzugsweise werden zumindest ein ausgewählter Betriebsparameter der Anlage und die Einregelzeit bestimmt und der Korrekturwert in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter der Anlage und der Einregelzeit verändert, insbesondere reduziert. Hierdurch ist eine optimale Anpassung des Korrekturwerts an die jeweilige Anlage und deren Gegebenheiten während des Betriebs möglich. Bevorzugt wird der Korrekturwert während des Betriebs der Anlage in Abhängigkeit von der aktuellen Anlagenleistung reduziert. Hierzu ist bevorzugt die bereits oben genannte Einrichtung zum Ermitteln eines leistungskorrigierten Korrekturwerts vorgesehen. Zum Ermitteln der aktuellen, gegenüber der maximalen Anlagenleistung verminderten Anlagenleistung kann vorteilhaft eine Integration über der Differenz des Wertes des ausgewählten Betriebsparameters bei maximaler Anlagenleistung und des aktuellen Werts des ausgewählten Betriebsparameters durchgeführt werden. Vorzugsweise ist hiefür eine Integriereinrichtung zum Integrieren dieser Differenz über der Zeit vorgesehen. Da die Leistungserbringung beispielsweise drehzahlabhängig ist, kann insbesondere die Antriebsdrehzahl als Betriebsparameter ausgewählt werden. Gerade bei Verwendung der Drehzahl als Betriebsparameter für die Korrektur des Korrekturwerts sind keine weiteren Sensormittel zum Erfassen weiterer Betriebsparameter mehr erforderlich, da die Drehzahl ohnehin erfasst wird. Es können somit die ohnehin erfassten Parameter zur Korrektur herangezogen werden, was die Kosten des Ausrüstens mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung niedrig hält.

Bevorzugt ist außerdem eine Messeinrichtung zum Ermitteln des Werts des ausgewählten Betriebsparameters und eine mit der Messeinrichtung direkt oder indirekt verbundene Integriereinrichtung vorgesehen. Hierdurch können die in der Messeinrichtung ermittelten Daten schnell und problemlos an die Integriereinrichtung weitergegeben werden. Zusätzlich oder alternativ können vorteilhaft eine Messeinrichtung zum Ermitteln des Werts des ausgewählten Betriebsparameters und eine Vergleichseinrichtung vorgesehen sein, die einen erfassten Messwert mit in einer Speichereinheit gespeicherten Werten vergleicht und einen dem ermittelten gespeicherten Wert zugeordneten Korrekturwert ausgibt. Besonders bevorzugt umfasst die Vergleichseinrichtung ein gespeichertes Kennfeld. Hierdurch kann das Vorsehen einer Integriereinrichtung entfallen, da anstelle des Durchführens einer Integration, wie beispielsweise einer numerischen Integration, die ermittelten Messwerte in der Vergleichseinrichtung lediglich mit den abgespeicherten Kennlinien des oder der Kennfelder verglichen werden und hieraus das ansonsten durch Integration gefundene Ergebnis ohne weitere Berechnung ermittelt wird.

Besonders bevorzugt ist der ausgewählte Betriebsparameter die Antriebsdrehzahl zumindest eines Verdichters der Anlage bzw. Klimatisierungsvorrichtung. Wird beispielsweise ein Prozess mit einer geringeren Drehzahl als einer üblichen Durchschnittsdrehzahl gestartet, dauert es entsprechend länger, bis ein aus beispielsweise einem Verdampfer ausströmendes Medium abgekühlt ist. Das Sensormittel kann sich somit besser temperieren, da hierzu eine längere Zeitspanne zur Verfügung steht, wodurch die Trägheit des Sensormittels im Wesentlichen überwunden werden kann. Die gemessenen Temperatur-Istwerte liegen somit näher an den tatsächlichen Temperatur-Istwerten, weswegen nur eine geringfügige Korrektur z.B. zum Vermeiden eines Vereisens des Verdampfers am Ausblasende erforderlich ist. Der Korrekturwert kann also reduziert werden, in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl und der Zeitspanne seit dem Start der Anlage bzw. Start der Regelung und/oder dem Inbetriebsetzen oder der Lastaufschaltung auf den zumindest einen Verdichter oder Verdampfer.

Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Überwachen der Differenz zwischen dem vom von dem Sensormittel gemessenen virtuellen Temperatur-Istwert subtrahierten Korrekturwert und dem Temperatur-Sollwert vorgesehen. Bei Erreichen des Temperatur-Sollwerts durch den um den Korrekturwert korrigierten, insbesondere verminderten, virtuellen Temperatur-Istwert wird vorzugsweise die Verdichterleistung zum Aufrechterhalten des Zustandes reduziert. Dies wird vorzugsweise durch die Überwachungseinrichtung bewirkt. Bevorzugt wird die Verdichterleistung nach einer vorgebbaren Funktion bzw. einem vorgebbaren Modus und/oder in Abhängigkeit von dem jeweiligen erreichten Temperatur-Istwert reduziert. Bevorzugt ist eine Speichereinheit zum Abspeichern des Korrekturwerts und/oder einer oder mehrerer Kennlinien des Sensormittels vorgesehen. Eine vorstehend genannte vorgebbare Funktion kann in der Speichereinheit abgelegt werden, insbesondere auch in Form einer Kennlinie bzw. eines Kennfeldes. Durch die Reduzierung der Verdichterleistung kann vorteilhaft der eingeregelte Zustand gehalten oder verändert werden, wobei eine Vereisung wirksam fortwährend vermieden werden kann. Dies wird zusätzlich vorzugsweise noch weiter überwacht.

Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in:
1 eine schematische Ansicht einer Klimatisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht eines Diagramms, das den Temperaturverlauf innerhalb einer erfindungsgemäß ausgerüsteten Klimatisierungsvorrichtung im Vergleich zu dem Temperaturverlauf eines diesen messenden Sensormittels wiedergibt, und
3 eine schematische Ansicht eines Korrekturwertkennfeldes bei Abhängigkeit des Korrekturwerts von Ansaugtemperatur und Verdichterleistung.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Klimatisierungsvorrichtung 1 gemäß der Erfindung mit einem Kühlkreislauf 10 und mit einer Regelungseinrichtung 20 zum Regeln der Ausblastemperatur eines Verdampfers 11 der Klimatisierungsvorrichtung. Letztere umfasst außerdem einen Verdichter 12, einen Kondensator 13, ein Expansionsventil 14 zwischen Kondensator 13 und Verdampfer 11 und ein Gebläse 15 zum Ausblasen der temperierten Luft. Der von einer Verdichterantriebseinrichtung bzw. einem Motor 16 angetriebene Verdichter 12 verdichtet dampfförmiges Kältemittel, das sich dabei erhitzt. Im Anschluss daran wird das Medium im Kondensator 13 abgekühlt, wobei es sich verflüssigt. Die im Verdichter 12 zugeführte Wärme wird dabei an die Umgebung abgeführt. Das abgekühlte Medium wird über das Expansionsventil 14 in den Verdampfer 11 eingespritzt und darin verdampft. Die dazu erforderliche Verdampfungswärme wird eingeströmter, also angesogener Frischluft 17 entnommen. Die darin mitgeführte Feuchtigkeit wird der gekühlten Frischluft als Kondenswasser entzogen, womit die gewünschte Trocknung der Luft erzielt wird. Die durch das Gebläse ausgeblasene Luft 18 ist somit nicht nur abgekühlt, sondern auch getrocknet. Zum Erfassen der Temperatur der Ansaugluft des Verdampfers 11 ist ein Sensormittel 31 und zum Erfassen der Ausblasluft-Temperatur ist ein Sensormittel 32 vorgesehen. Außerdem ist eine Antriebsdrehzahlerfassungseinrichtung 33 beim Motor 16 des Verdichters 12 vorgesehen.
Die Regeleinrichtung 20 enthält eine Einrichtung 21 zum Ermitteln eines Korrekturwerts K (siehe 2) für die von dem Sensormittel 32 erfasste Ist-Temperatur T_IST, eine Eingabeeinrichtung 22 zum Eingeben eines Temperatur-Sollwerts T_SOLL in die Regeleinrichtung, eine Differenzbildungs- und Überwachungseinrichtung 23 zum Bilden einer Differenz zwischen dem vorgegebenen Temperatur-Sollwert und der ermittelten Ist-Temperatur, korrigiert um den Korrekturwert, eine Integriereinrichtung 24 zum Integrieren über einer Drehzahldifferenz von der Antriebsdrehzahl des Verdichters bei maximaler Anlagenleistung und der jeweiligen aktuellen Drehzahl des Verdichtermotors und eine Speichereinheit 25 zum Speichern zumindest des Temperatur-Sollwerts und des ermittelten Korrekturwerts K.
Das Sensormittel 32 weist im nicht eingeschwungenen Zustand beim Start der Klimatisierungsvorrichtung eine anfängliche Trägheit auf, was bedeutet, dass es keinen tatsächlichen Temperatur-Istwert T_ISTtat ermittelt, sondern nur einen virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert T_ISTvirt. Dies kann 2 entnommen werden. Dort ist der Temperaturverlauf über der Zeit aufgetragen. Es sind der Temperatur-Sollwert, der tatsächliche Temperatur-Istwert und der virtuelle Ausgangstemperatur-Istwert dargestellt. Der tatsächliche Temperatur-Istwert folgt dabei einem steilen, insbesondere beinahe linearen Verlauf, wohingegen der virtuelle Temperatur-Istwert einem exponentiellen Verlauf folgt.
Da der Messfehler, also der Unterschied zwischen dem Verlauf der Kurve der virtuellen Ist-Temperatur des Sensormittels 32 und dem tatsächlichen Ist-Temperaturverlauf, abhängig ist von der Ansaugtemperatur, wird diese durch das Sensormittel 31 erfasst. Die Regeleinrichtung 20 ermittelt aus der Ansaugtemperatur nach einer ihr eingegebenen Gleichung den Korrekturwert K, der somit auf die jeweilige Anlage und die Situation spezifisch abgestimmt ist. Der Korrekturwert wird in der Speichereinheit 25 gespeichert. Der Korrekturwert K kann 2 entnommen werden als die Differenz zwischen dem tatsächlichen Temperatur-Istwert und dem virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert bei Erreichen des Temperatur-Sollwerts durch die tatsächliche Ist-Temperatur der Anlage.
Der so ermittelte Korrekturwert K kann zur Korrektur dann erfolgreich verwendet werden, wenn sichergestellt ist, dass eine konstante Kälteleistung von dem Verdichter 12 erbracht wird. Ist dies nicht der Fall, was bei der Verwendung der Klimatisierungsvorrichtung in einem Fahrzeug gegeben sein wird, wird zusätzlich eine Leistungskorrektur vorgenommen. Dabei wird der Korrekturwert zusätzlich in Abhängigkeit von der jeweiligen aufgenommenen Verdichterleistung bzw. abgegebenen Kälteleistung gesetzt.
In 3 ist die Abhängigkeit des Korrekturwerts von der Leistung und der Ansaugtemperatur dargestellt. Die Kennlinien sind hierbei beispielhaft und insbesondere linear gewählt über dem Korrekturwert K und der Ansaugtemperatur T_Ansaug. In Abhängigkeit von der jeweiligen Leistungsabgabe am Verdichter ergeben sich zueinander vorzugsweise parallele Kennlinien. Die äußerste Kennlinie gibt dabei die Korrekturwerte bei maximaler Anlagen- bzw. Kälteleistung P_max wieder, die darunter liegenden die Korrekturwerte bei geringerer Leistungsabgabe P_aktuell1, P_aktuell2, P_aktuell3 am Verdichter. Die jeweilige Leistungsabgabe ist von der Antriebsdrehzahl des Verdichters abhängig, weswegen diese durch die Antriebsdrehzahlerfassungseinrichtung 33 erfasst und zur Bestimmung der aktuellen Leistungsabgabe in der Integriereinrichtung 24 herangezogen wird.
Die Differenzbildungs- und Überwachungseinrichtung 23 subtrahiert vorzugsweise den ermittelten Korrekturwert von dem virtuellen Temperatur-Istwert T_ISTvirt und überprüft anschließend das Erreichen dieses korrigierten virtuellen Temperatur-Istwertes T_ISTkorr durch den in die Regeleinrichtung eingegebenen Temperatur-Sollwert T_SOLL. In 2 ist dies durch strichpunktierte Linien verdeutlicht. Anstelle des Subtrahierens des Korrekturwerts von dem virtuellen Temperatur-Istwert T_ISTvirt, kann der Korrekturwert grundsätzlich auch zu dem vorgegebenen Temperatur-Sollwert T_SOLL addiert werden und somit der Regelung ein korrigierter Temperatur-Sollwert zugrunde gelegt werden.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen einer Klimatisierungsvorrichtung mit einer Regeleinrichtung, die zum Ausgleich einer anfänglichen Sensormittelträgheit zumindest in der Startphase ihrer Regelung einen korrigierten Soll- oder Istwert zugrunde legt, können noch zahlreiche andere gebildet werden, bei denen jeweils eine Fühlerträgheit eines die Ist-Temperatur in einem Kühl- und/oder Heizkreislauf erfassenden Sensormittels bei schnellen Temperaturänderungen durch Aufstellen eines Korrekturwerts ausgeglichen wird. Anstelle von Berechnungen können dabei beispielsweise auch eine Reihe von Kennlinien bzw. Kennfeldern abgelegt und zur Ermittlung des Korrekturwerts herangezogen werden.

1: Klimatisierungsvorrichtung
10: Kühlkreislauf
11: Verdampfer
12: Verdichter
13: Kondensator
14: Expansionsventil
15: Gebläse
16: Verdichterantriebseinrichtung (Motor)
17: eingeströmte Frischluft
18: ausgeblasene Luft
20: Regelungseinrichtung
21: Einrichtung zum Ermitteln eines Korrekturwerts
22: Sollwert-Eingabeeinrichtung
23: Differenzbildungs- und Überwachungseinrichtung
24: Integriereinrichtung
25: Speichereinheit
31: Sensormittel für Ansaugluft
32: Sensormittel für Ausblasluft
33: Antriebsdrehzahlerfassungseinrichtung
K: Korrekturwert
T_IST: Ist-Temperatur
T_SOLL: Temperatur-Sollwert
T_ISTtat: tatsächlicher Temperatur-Istwert
T_ISTvirt: virtueller Ausgangstemperatur-Istwert
T_Ansaug: Ansaugtemperatur
T_ISTkorr: korrigierter virtueller Temperatur-Istwert
P_aktuell1: erste aktuelle Anlagenleistung
P_aktuell2: zweite aktuelle Anlagenleistung
P_aktuell3: dritte aktuelle Anlagenleistung
P_max: maximale Kälteleistung/Anlagenleistung

Claims

Verfahren zur Kompensation der Fühlerträgheit eines Sensormittels (32) zum Erfassen einer Ist-Temperatur (T_IST) in einem Kühl- und/oder Heizkreislauf (10) einer Anlage, insbesondere einer Klimatisierungsvorrichtung (1), wobei das Sensormittel (32) einen virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTvirt) ermittelt, der sich von einem jeweiligen tatsächlichen Temperatur-Istwert (T_ISTtat) unterscheidet, wobei eine Eingangstemperatur beim Start eines Kühlvorgangs ermittelt und in Abhängigkeit von dieser ein anlagenspezifischer Korrekturwert (K) bestimmt und zum Einregeln der Ist-Temperatur (T_IST) ein vorgebbarer Temperatur-Sollwert (T_SOLL) und/oder der ermittelte virtuelle Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTvirt) um den Korrekturwert (K) korrigiert und die Regelung mit diesem so korrigierten virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTkorr) ausgeführt oder auf den korrigierten Temperatur-Sollwert bezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein ausgewählter Betriebsparameter der Anlage und die Einregelzeit bestimmt werden und der Korrekturwert (K) in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter der Anlage und der Zeitspanne seit dem Start der Anlage verändert, insbesondere reduziert, wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (K) während des Betriebs der Anlage in Abhängigkeit von der aktuellen Anlagenleistung (Paktuell1, P_aktuell2, P_aktuell3) reduziert wird, insbesondere in Abhängigkeit von dem Ergebnis einer Integration über der Differenz des Wertes des ausgewählten Betriebsparameters bei maximaler Anlagenleistung (P_max) und des aktuellen Werts des ausgewählten Betriebsparameters.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Betriebsparameter die Antriebsdrehzahl zumindest eines Verdichters (12) der Anlage ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen des Temperatur-Sollwerts (T_Soll) durch den um den Korrekturwert (K) korrigierten; insbesondere reduzierten, virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTkorr) und/oder bei Erreichen des um den Korrekturwert (K) korrigierten, insbesondere erhöhten, Temperatur-Sollwerts durch den mit dem Sensormittel (32) ermittelten virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTvirt) die Verdichterleistung zum Halten des Zustandes reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterleistung nach einer vorgebbaren Funktion und/oder in Abhängigkeit von dem Temperatur-Istwert (T_IST) reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangstemperatur die Ansaugtemperatur (T_Ansaug) eines Verdampfers (11) einer Klimatisierungsvorrichtung (1) ist.
Regeleinrichtung (20) für eine Anlage mit einem Kühl- und/oder Heizkreislauf (10) mit zumindest einem Verdichter (12), wobei ein einen virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTvirt) erfassendes Sensormittel (32), ein weiteres Sensormittel (31) zum Erfassen einer Eingangstemperatur, insbesondere einer Verdampfer-Ansaugtemperatur (T_Ansaug), und eine Einrichtung (21) zum Ermitteln eines anlagenspezifischen Korrekturwerts (K) in Abhängigkeit von der ermittelten Eingangstemperatur beim Start der Regelung und/oder dem Inbetriebsetzen oder der Lastaufschaltung auf den zumindest einen Verdichter (12) oder einen Verdampfer (11) vorgesehen sind.
Regeleinrichtung (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Integriereinrichtung (24) zum Integrieren der Differenz eines Wertes eines ausgewählten Betriebparameters bei maximaler Anlagenleistung (P_max) und beim aktuellen Wert des ausgewählten Betriebsparameters über der Zeit (t) zum Ermitteln einer aktuellen Anlagenleistung (P_aktuell) vorgesehen ist.
Regeleinrichtung (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter die Drehzahl des zumindest einen Verdichters (12) ist.
Regeleinrichtung (20) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Ermitteln eines leistungskorrigierten Korrekturwerts aus dem anlagenspezifischen Korrekturwert (K) vorgesehen ist.
Regeleinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (23) zum Überwachen der Differenz zwischen einem Temperatur-Sollwert (T_SOLL) und dem um den Korrekturwert (K) verminderten virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTkorr) und/oder der Differenz zwischen dem um den Korrekturwert (K) erhöhten Temperatur-Sollwert (T_SOLL) und dem von dem Sensormittel (32) erfassten virtuellen Ausgangstemperatur-Istwert (T_ISTvirt) vorgesehen ist.
Regeleinrichtung (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) bei Erreichen einer Differenz von Null auf den Verdichter (12) zum Reduzieren von dessen Leistung zum Aufrechterhalten des Zustandes einwirkt.
Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinheit (25) zum Abspeichern des Korrekturwerts (K) und/oder einer oder mehrerer Kennlinien des Sensormittels (32) vorgesehen ist.
Regeleinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (33) zum Ermitteln des Wertes des ausgewählten Betriebsparameters, insbesondere der Antriebsdrehzahl des Verdichters (12), und eine mit der Messeinrichtung (33) direkt oder indirekt verbundene Integriereinrichtung (24) vorgesehen sind.
Regeleinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die Messeinrichtung (33) zum Ermitteln des Wertes des ausgewählten Betriebsparameters, insbesondere der Antriebsdrehzahl des Verdichters (12), und eine Vergleichseinrichtung vorgesehen sind, die einen erfassten Messwert mit in einer Speichereinheit gespeicherten Werten vergleicht und einen dem ermittelten gespeicherten Wert zugeordneten Korrekturwert ausgibt.
Regeleinrichtung (20) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung ein gespeichertes Kennfeld umfasst.
Klimatisierungsvorrichtung (1) mit einer Regeleinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 8 bis 17.