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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer automatischen
Heiz-Klimaanlage eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Heutzutage
sind viele Fahrzeuge mit einer Heiz-Klimaanlage ausgestattet. Dies
ermöglicht
den Insassen bei geschlossenen Fahrzeugen ein optimales Heizen oder
Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums nach ihren Bedürfnissen.
Handelt es sich bei der Heiz-Klimaanlage um eine automatisch gesteuerte
Heiz-Klimaanlage, werden alle Vorgänge der Heiz-Klimaanlage abhängig von
den Einstellungen der Fahrzeuginsassen automatisch vorgenommen. Bei
zu öffnenden
Fahrzeugen, z. B. Cabrios, erfolgt die automatische Steuerung bzw.
Regelung bei offenem Verdeck meist auf die selbe Weise wie bei geschlossenem
Verdeck. Dies hat zur Folge, dass die Fahrzeuginsassen die automatische
Heiz-Klimaanlage abschalten, da sie nicht automatisch auf die neuen
Bedürfnisse
der Fahrzeuginsassen reagiert.
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Aus
der
DE 197 47 326
A1 ist bereits bekannt, dass sich die Klimaanlage automatisch
bei geöffnetem
Faltdach abschaltet. Die Fahrzeuginsassen könnten die Einstellung zwar
manuell vornehmen, dies bedeutet allerdings aufgrund der sich ständig ändernden
Randbedingungen, wie bspw. der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen sehr
hohen Bedienaufwand.
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Die
DE 38 43 898 02 beschreibt
ein Verfahren zur Steuerung eines Heizungssystems für Fahrzeuge
mit zu öffnenden
und schließenden
Verdecken. Bei geschlossenem Verdeck wird gemäß diesem Patent eine herkömmliche
Klimasteuerung vorgenommen, bei offenem Verdeck wird auf eine Ausblastemperatur-Steuerung
umgeschaltet. Hierbei hat der Temperaturinnenraumfühler keinen
Einfluss mehr auf die Steuerung.
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In
der
US 2001/0045278
A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer automatischen
Heiz-Klimaanlage eines Cabrios offenbart, wobei ein geöffneter
oder geschlossener Zustand des Verdecks erfasst wird und die Gebläseleistung
der Heiz-Klimaanlage bei geöffnetem
Verdeck in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit und Außentemperatur korrigiert wird.
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Schließlich beschreibt
die
US 5944256 A eine
Fahrzeugklimaanlage, welche einen Solarsensor und einen Sensor zur
Ermittlung der Fahrzeuginnenraumtemperatur umfasst. Die Steuerung
der Klimaanlage wird auf der Basis eines korrigierten Solarsensorwertes
und/oder eines korrigierten Messwertes des Innenraumtemperatursensors
derart vorgenommen, dass der Messwert des Solarsensors einen zeitlich
verzögerten
Einfluss auf die Steuerung der Klimaanlage nimmt. Somit kann das
momentane Empfinden der Fahrzeuginsassen besser berücksichtigt
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Steuerung einer automatischen Heiz-Klimaanlage für Fahrzeuge
mit einem zu öffnenden
und schließenden
Verdeck weiter zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren nach Patentanspruch 1 bzw. nach Patentanspruch 3 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind die Gegenstände
der abhängigen
Ansprüche.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Steuerung einer automatischen Heiz-Klimaanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise
eines Cabrios, wobei ein geöffneter
oder geschlossener Zustand des Verdecks erfasst wird und die Heiz-Klimaanlage abhängig vom
Zustand des Verdecks gesteuert wird, zeichnet sich dadurch aus,
dass die Heiz-Klimaanlage zumindest einen Solarsensor umfasst, der
unabhängig vom
Zustand des Verdecks einen leuchtstärkespezifischen Messwert liefert,
wobei der Messwert abhängig
vom Zustand des Verdecks einen unterschiedlichen Einfluss auf die
Steuerung der Heiz-Klimaanlage
nimmt.
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Zur
Steuerung einer automatischen Heiz-Klimaanlage wird ein Solarsensor
herangezogen. Dieser ist bspw. im vorderen Fahrzeuginnenraum montiert
und erzeugt abhängig
von der Sonnenstrahlungsintensität
einen Messwert. Die Sonnenstrahlungsintensität kann bspw. durch Wolken oder
eine Baumallee reduziert werden. Im Gegensatz zu geschlossenen Fahrzeugen
nimmt der Fahrzeuginsasse beim Zustand eines offenen Verdecks die
Sonnenstrahlungsintensität
viel stärker
war. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß abhängig vom Zustand des Verdecks
bei gleichen Messwerten des Solarsensors eine unterschiedliche Steuerung
der automatischen Heiz-Klimaanlage vorgenommen. Die hier als Verdeck
bezeichnete Fahrzeugöffnung
kann sowohl das Verdeck eines Cabrios als auch ein Faltdach sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren
ist nur im Automatikbetrieb bzw. im Teilautomatikbetrieb der Heiz-Klimaanlage
möglich.
Bei einem manuellen Eingriff wird automatisch wieder die Klappenstellung
gemäß dem geschlossenen
Fahrzeug vorgenommen.
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Vorteilhafterweise
kann bei geöffnetem
Zustand des Verdecks der Einfluss des Messwertes vergrößert werden,
da der Fahrzeuginsasse die Sonnenstrahlungsintensität viel stärker wahrnimmt.
So kann vorteilhafterweise z. B. bei geöffnetem Zustand des Verdecks
und bei Messwerten des Solarsensors, die einen ersten Grenzwert
unterschreiten, abhängig von
einer Stellgröße eine
stärkere
Anhebung einer tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur durch die Heiz-Klimaanlage gegenüber der
Anhebung bei geschlossenem Zustand des Verdecks vorgenommen werden.
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Die
Anhebung der tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur bei geschlossenem Zustand des Verdecks
kann Null oder größer als
Null sein, die Anhebung der tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur bei geöffnetem Zustand des Verdecks
ist vorteilhafterweise stärker
als die Anhebung bei geschlossenem Zustand des Verdecks.
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Der
erste Grenzwert legt in etwa einen Übergang von Tagfahrt auf Nachtfahrt
fest. Der Solarsensor erzeugt abhängig von der Leuchtstärke eine Spannung,
aus der eine Wattzahl ermittelt wird, welche zwischen einem Bereich
von 0 bis ca. 1000 W/m2 liegen kann. Eine
Nachtfahrt wird erkannt, wenn die Wattzahl bspw. unter 300 W/m2 ist. Wünscht
der Fahrzeuginsasse z. B. eine Fahrzeuginnentemperatur von 20°C, das heißt er stellt
eine Solltemperatur von 20°C
ein, wird abhängig
von der Stellgröße die Heiz-
und Klimaanlage derart gesteuert, dass der Fahrzeuginsasse das Gefühl bekommt,
die Fahrzeuginnenraumtemperatur beträgt 20°C. Die durch die Heiz-Klimaanlage
eingestellte Solltemperatur kann allerdings aufgrund der Stellgröße von der
tatsächlich
vom Fahrzeuginsassen eingegebene Solltemperatur abweichen. Handelt
es sich um ein geschlossenes Fahrzeug oder ist das Verdeck eines
Cabrios in einem geschlossenen Zustand, kann die von der Heiz-Klimaanlage
automatisch angepasste Solltemperatur mit der vom Fahrzeuginsassen
eingegebenen Solltemperatur identisch sein. Ist z. B. das Verdeck
eines Cabrios in einem offenen Zustand, kann bei einer Nachtfahrt,
die anhand der Messwerte des Solarsensors erkannt wird, die von
der Heiz- und Klimaanlage
automatisch angepasste Solltemperatur größer als die vom Fahrer eingegebene
Solltemperatur sein, da der Fahrzeuginsasse aufgrund des offenen
Verdecks die Fahrzeuginnenraumtemperatur kühler empfindet, als sie tatsächlich ist.
Die Stellgröße ist bspw.
von einer Solltemperatur bzw. einer korrigierten Solltemperatur
und einer Innenraumtemperatur bzw. einer korrigierten Innenraumtemperatur abhängig. Näheres ergibt
sich aus der Figurenbeschreibung.
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Vorteilhafterweise
kann auch bei geöffnetem Zustand
des Verdecks und bei Messwerten des Solarsensors, die einen zweiten
Grenzwert überschreiten,
abhängig
von einer Stellgröße eine
stärkere
Absenkung einer tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur durch die Heiz-Klimaanlage gegenüber der
Absenkung bei geschlossenem Zustand des Verdecks vorgenommen werden.
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Die
Absenkung der tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur bei geschlossenem Zustand des Verdecks
kann Null oder kleiner als Null sein, die Absenkung der tatsächlich eingegebenen
Solltemperatur bei geöffnetem
Zustand des Verdecks ist vorteilhafterweise stärker als die Absenkung bei
geschlossenem Zustand des Verdecks.
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Der
zweite Grenzwert legt in etwa einen Übergang von Nachtfahrt auf
Tag fest. Erster und zweiter Grenzwert können gleich sein. Ist z. B.
das Verdeck eines Cabrios in einem offenen Zustand und wünscht der
Fahrzeuginsasse z. B. eine kühle
Fahrzeuginnentemperatur, kann bei einer Tagfahrt, die anhand der
Messwerte des Solarsensors erkannt wird, die durch die Heiz-Klimaanlage automatisch
angepasste Solltemperatur niedriger sein als die vom Fahrzeuginsassen
eingegebene Solltemperatur, da der Fahrzeuginsasse aufgrund des
offenen Verdecks die Fahrzeuginnenraumtemperatur wärmer empfindet
als sie tatsächlich
ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist besonders vorteilhaft, wenn bei geöffnetem Zustand des Verdecks
der Messwert des Solarsensors schneller Einfluss auf die Steuerung
der Heiz-Klimaanlage als bei geschlossenem Zustand des Verdecks
nehmen kann. Wird mit einem geschlossenen Fahrzeug oder mit einem
Cabrio, dessen Verdeck geschlossen ist, z. B. durch eine Baumallee
gefahren, wodurch die Sonneneinstrahlungsintensität sehr schnell
abfällt,
reagiert der Fahrzeuginsasse kaum bzw. relativ langsam auf die neue
Umgebungssituation. Hierbei wird erst mit einer zeitlichen Verzögerung von
z. B. 20 Sekunden auf die plötzliche
Messwertänderung
des Solarsensors reagiert. Im Gegensatz dazu reagiert der Fahrzeuginsasse
eines Fahrzeugs mit einem offenen Verdeck sehr schnell auf die neue
Umgebungssituation. Ändert
sich der Messwert des Solarsensors, ist es vorteilhaft, bei einem
offenen Verdeck des Fahrzeugs z. B. mit einer Verzögerungszeit
von nur wenigen Sekunden auf die geänderten Messwerte zu reagieren.
Die Messwerte ändern
sich z. B. bei Baumalleen oder einer Tunneleinfahrt oder Tunnelausfahrt
meist sehr schnell. Die Anpassung der Verzögerungszeit ist besonders für die Einstellung
der Solltemperatur durch die Heizklimaanlage sowie für das Gebläse wichtig.
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Vorteilhafterweise
kann die Position der Fensterscheiben und/oder eines Windschotts
des Fahrzeugs erfasst werden, und die Heiz-Klimaanlage abhängig von
der Position der Fensterscheiben und/oder des Windschotts gesteuert
werden. Wie bereits erwähnt,
reagiert ein Fahrzeuginsasse bei offenem Verdeck auf die Umgebungssituation
(Temperatur, Sonneneinstrahlung) viel intensiver, als bei einem geschlossenen
Fahrzeug bzw. einem Cabrio mit einem geschlossenen Verdeck. Die
Positionen der Fensterscheiben und/oder des Windschotts können auf
Grund der Luftströmungen
auf das Empfinden des Fahrzeuginsassen ebenfalls eine Rolle spielen, wodurch
es vorteilhaft ist, die Positionen der Fensterscheiben und/oder
des Windschotts zu detektieren und die Steuerung der Heizklimaanlage
vor allem im Hinblick auf den Einfluss des Solarsensors darauf abzustimmen.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, ausführlichen
Beschreibung und der beigefügten
Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
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1 einen
Regelkreislauf zur Ermittlung der Steilgrößen,
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2 einen
Zusammenhang zwischen einem Stellwert und einer Anhebung der durch
die Heiz-Klimaanlage eingestellten Solltemperatur bei Nachtfahrt
und
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3 einen
Zusammenhang zwischen einem Stellwert und einer Absenkung der durch
die Heiz-Klimaanlage eingestellten Solltemperatur bei Tagfahrt.
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Die 1 zeigt
eine mögliche
Ermittlung einer Stellgröße Y in
% in einem Regelkreislauf 1. Eingangsgrößen sind eine Solltemperatur
TS (bzw. eine korrigierte Solltemperatur) sowie eine Innenraumtemperatur
TI (bzw. eine korrigierte Innenraumtemperatur). Die Solltemperatur
TS wird mittels eines Bedienelements 2 durch den Fahrzeuginsassen
eingestellt, die Innenraumtemperatur TI wird mit einem Innenraumsensor 3 gemessen.
Solltemperatur TS und Innenraumtemperatur TI können bspw. durch die Außenraumtemperatur
korrigiert werden (hier nicht dargestellt).
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In
einem ersten Schritt im Regelkreislauf 1 wird von der Solltemperatur
TS die Innenraumtemperatur TI abgezogen. Der Differenzwert DT ist
die Eingangsgröße für einen
P-Regler 4 im Regelkreislauf 1. Am Ausgang des
P-Reglers 4 ergibt
sich ein p-geregelter Differenzwert PDT, der mit der um einen ersten Faktor
K2 multiplizierter Solltemperatur addiert wird. Der erste Faktor
K2 kann im Bereich von 5% liegen. Der addierte Temperaturwert K2T
wird in einem letzten Schritt des Regelkreislaufes 1 mit
einem zweiten Faktor K3 addiert. Der zweite Faktor K3 kann im Bereich
von – 50
liegen. Daraus ergibt sich die Stellgröße Y in %.
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In 2 und 3 ist
eine Anhebung bzw. eine Absenkung in °C der tatsächlich eingegebenen Solltemperatur
durch die Heiz-Klimaanlage abhängig von
einer Stellgröße Y in
% aufgetragen. Die Stellgröße Y wird
gemäß 1 ermittelt.
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Die
in 2 dargestellten Kennlinien NC und NL zeigen den
unterschiedlichen Zusammenhang zwischen der Stellgröße Y und
der Anhebung in °C der
vom Fahrzeuginsassen tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur durch eine Heiz-Klimaanlage bei einem
Fahrzeug mit geschlossenem Verdeck, z. B. einer Limousine und bei
einem Fahrzeug mit geöffnetem
Verdeck, hier offenes Cabrio genannt, bei Nachtfahrt. Bei Messwerten
des Solarsensors, die eine Nachtfahrt erkennen lassen, wird abhängig von
einer Stellgröße Y eine
Anhebung in °C
der tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur durch die Heiz-Klimaanlage vorgenommen.
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Handelt
es sich bei dem Fahrzeug z. B. um eine Limousine, wird gemäß der Kennlinie
NL der tatsächlich
eingegebene Sollwert um maximal 2°C
angehoben. Bei weiter steigender Stellgröße Y bleibt die Anhebung in °C beim Maximalwert.
Handelt es sich bei dem Fahrzeug z. B. um ein offenes Cabrio, wird
gemäß der Kennlinie
NC der tatsächlich
eingegebene Sollwert um maximal 6°C
angehoben. Bei weiter steigender Stellgröße Y bleibt die Anhebung in °C beim Maximalwert.
Die stärkere
Anhebung in °C beim
offenen Cabrio muss vorgenommen werden, da der Fahrzeuginsasse bei
einer Nachtfahrt die Temperatur kühler empfindet, als sie tatsächlich ist.
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Die
in 3 dargestellten Kennlinien TC und TL zeigen den
unterschiedlichen Zusammenhang zwischen einer Stellgröße und einer
Absenkung in °C der
vom Fahrzeuginsassen tatsächlich
eingegebenen Solltemperatur durch eine Heiz-Klimaanlage bei einem
Fahrzeug mit geschlossenem Verdeck, z. B. einer Limousine und bei
einem Fahrzeug mit geöffnetem
Verdeck, hier offenes Cabrio genannt, bei Tagfahrt. Bei Messwerten
des Solarsensors, die eine Tagfahrt erkennen lassen, wird abhängig von
einer Stellgröße Y eine
Absenkung in °C
der tatsächlich eingegebenen
Solltemperatur durch die Heiz-Klimaanlage vorgenommen.
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Handelt
es sich bei dem Fahrzeug z. B. um eine Limousine, wird gemäß der Kennlinie
TL der tatsächlich
eingegebene Sollwert um maximal 5°C
abgesenkt. Bei weiter steigender Stellgröße Y reduziert sich die Absenkung
in °C wieder
auf 0, so dass die vom Fahrzeuginsassen tatsächlich eingestellte Solltemperatur
gleich der durch die Heiz-Klimaanlage eingestellten Solltemperatur
ist. Handelt es sich bei dem Fahrzeug z. B. um ein offenes Cabrio,
wird gemäß der Kennlinie
TC der tatsächlich
eingegebene Sollwert um maximal 12°C abgesenkt. Bei weiter steigender
Stellgröße Y reduziert
sich die Absenkung in °C
wieder auf 0, so dass die vom Fahrzeuginsassen tatsächlich eingestellte
Solltemperatur gleich der durch die Heiz-Klimaanlage einge stellten
Solltemperatur ist. Die stärkere
Absenkung in °C
beim offenen Cabrio muss vorgenommen werden, da der Fahrzeuginsasse
bei einer Tagfahrt die Temperatur wärmer empfindet, als sie tatsächlich ist.
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Abschließend sei
noch zu erwähnen,
dass eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obiger
Beschreibung gestaltet sein können,
ohne den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen.