DE19526946C2

DE19526946C2 - Verfahren zum Steuern der Klimaanlage eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19526946C2
Application number: DE19526946A
Authority: DE
Inventors: Mamoru Masauji
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: JPH0834222A; US5582021A; DE19526946A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der automatischen Steuerung der Klimatisierung des Innenraumes eines Fahrzeugs sind die Ausgangssignale von Detektionssensoren zum Erkennen verschiedener Umweltfak toren für die Steuerung der Klimaanlage von Bedeutung, etwa ein Ausgangssignal von einem Detektionssensor für die Innentemperatur, ein Ausgangssignal von einem Detek tionssensor für die Außentemperatur, einem Detektions signal von einem Auslaßtemperatur-Detektionssignal der Klimaanlage, einem Ausgangssignal von einem Sensor für die direkte Sonneneinstrahlung zum Erkennen eines Wärme werts der Sonneneinstrahlung und einem Ausgangssignal von einem Detektionssensor für die Körpertemperatur des Autos. Wenn ein bestimmter Detektionssensor falsch ar beitet, wird die Größe eines Umweltfaktors entsprechend dem fehlfunktionierenden Detektionssensor aus einem Wär meausgleichsrechenmodell für jeden Umweltfaktor berech net, um einen Schätzwert zu erhalten.

Wenn die Steuerung der Klimaanlage weiterhin auf dem ab geschätzten Wert beruht und Ausgangswert von den anderen normal arbeitenden Detektionssensoren, kann derselbe Status der Steuerung, wie bei der Klimatisierungssteue rung, bevor der Fehler aufgetreten ist, auch während der Zeitdauer erreicht werden, bis der fehlfunktionierende Detektionssensor wieder repariert ist. Dieser Stand der Technik ist in den Japanischen Offenlegungsschriften JP 5-116 522 und der JP 5-50836 offenbart. Die JP-50836 hat jedoch den Nachteil, daß die Körpertempe ratur des Fahrzeugs abgeschätzt werden kann, jedoch nicht eine Außentemperatur.

Weiter lehrt die JP 5-116522, daß die Differenz zwi schen einer vorbestimmten Soll-Innentemperatur und einer Innentemperatur, die von einem Innentemperatur- Detektionssensor gewonnen wird, über eine Zeit inte griert wird, um einen Korrekturwert für eine Außentempe ratur zu erhalten. Dieser Korrekturwert wird auf die ab geschätzte Außentemperatur aufaddiert, um die geschätzte Außentemperatur auf eine genauere Außentemperatur zu ap proximieren. Auch dieses Verfahren kann jedoch nicht theoretisch an Übereinstimmung mit der tatsächlichen Au ßentemperatur sicherstellen.

Es besteht jedoch eine Begrenzung bezüglich der Arten von Detektionssensoren, deren Ausgangswerte abgeschätzt werden können. Da ein abgeschätzter Ausgangswert von ei nem fehlfunktionierenden Detektionssensor nicht ein hochgenau geschätzter Wert ist, besteht die Gefahr, daß die Steuerung der Klimaanlage von der normalen Steuerung abweicht und das daher die Möglichkeit besteht, daß die Benutzer des Fahrzeugs in einer nicht angenehmen Umge bung im Fahrzeug sind.

Nach der vorliegenden Erfindung werden ein oder zwei der Umweltfaktoren abgeschätzt, ohne daß Sensoren zum Erken nen von Umgebungsfaktoren bzw. Störgrößen benutzt werden (Luftsensor und Solarstrahlungssensor).

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern der Klimaanlage eines Fahrzeugs zu schaffen, das einen guten Steuerstatus durch Berechnen eines hochgenauen geschätz ten Wertes beibehalten kann, ohne einen Luftsensor und ohne einen Sonneneinstrahlungssenor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.

In diesem Beispiel ist die Störgröße, die nicht als ein Ausgang verwendet wird, die Außentemperatur, die aus dem Wärmegleichgewichts-Rechenmodell basierend auf einer Wärmegleichgewichts-Rechengleichung für eine Störgröße berechnet wird, die Änderungen der Innenraumtemperatur und eine Wärmegleichgewichtsrechengleichung für eine Störgröße unter Berücksichtigung der Änderungen der Tem peratur des Fahrzeugkörpers berücksichtigt.

Die abgeschätzte Außentemperatur wird von einem Tiefpaß filter als ein Schätzwert gewonnen.

Eine nicht als Eingangssignal verwendete Störgröße ist ein Betrag der solaren Einstrahlung, die von dem Wärmegleichgewichts-Rechenmodell basierend auf einer Wärmegleichgewichts-Rechengleichung für eine Störgröße abgeschätzt ist, die Änderungen der Innentemperatur und eine Wärmegleichgewichts-Rechengleichung für eine Stör größe unter Berücksichtigung von Änderun gen der Temperatur des Körpers des Kraftfahrzeugs be rücksichtigt.

Der geschätzte Wert ist der Betrag der Wärmeeinstrahlung und der Korrekturausdruck verwendet als einen Parameter die Differenz zwischen dem Ausgangswert des Detektions sensors für die Innentemperatur des Fahrzeugs und einem Schätzwert für die Temperatur des Innenraums.

Der Korrekturausdruck für die Menge der solaren Ein strahlung als einen Parameter einen Ausgangswert verwen det, der von dem Detektionssensor in der vorangehenden Stufe eine Änderung der Temperatur des Innenraumes er kannt worden ist.

Wenn der geschätzte Wert eine Außentemperatur ist ver wendet der Korrekturausdruck als einen Parameter die Differenz zwischen einem Ausgangswert von dem Sensor zum Selektieren der Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs und eines Schätzwerts der Innentemperatur.

Wenn der geschätzte Wert die Außentemperatur ist, kann Korrekturausdruck durch Verwenden eines Betrags der so laren Einstrahlung, die ein Ausgangswert ist, die von dem Detektionssensor in der vorangehenden Stufe der Än derung der Innentemperatur erkannt worden ist, der Dif ferenz zwischen einem Ausgangswert, der von dem Detekti onssensor für die Temperatur des Innenraums in der vor angehenden Stufe der Änderung der Temperatur des Innen raums erkannt worden ist und einem Schätzwert der Innen temperatur ist, und der Differenz zwischen einem Aus gangswert, der von dem Detektionssensor für die Tempera tur des Innenraums in der vorangehenden Stufe und dem geschätzten Wert der Temperatur des Innenraums ist, ge wonnen werden.

Wenn ein Detektionssensor zum Detektieren einer Außen temperatur oder eines Betrages an Solarstrahlung nicht als ein Eingang verwendet wird, wird die Größe der Stör größe entsprechend, dem Detektionssensor basierend auf einem Wärmeausgleichsrechenmodell abgeschätzt, so daß die Steuerung der Klimaanlage weiterhin auf diesem abge schätzten Wert fortgesetzt wird und Ausgangswerte von anderen Detektionssensoren als Eingangssignale verwendet werden. Da ein stabiler abgeschätzter Wert erhalten wer den kann, kann eine gleichmäßige Steuerung der Klimaan lage erreicht werden. Da der abgeschätzte Wert der Stör größe sehr genau ist, wird eine gleichmäßige Steuerung der Klimaanlage, die die effektive Temperatur bewirkt, möglich, wenn irgendeine Art von Detektionssensor nicht als Eingang verwendet wird. Infolgedessen ist auch dann, wenn Detektionssensoren anders als erforderlich und aus reichend nicht vorhanden sind, ein genauer Betrieb der Klimaanlage möglich.

Weitere Erklärungen zur Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das ein Beispiel der Verar beitung zeigt, wenn bestimmte Sensoren als Eingänge in einen Mikroprozessor verwendet werden;

Fig. 3 eine Darstellung, die die Wärmebilanz eines Fahrzeugs zeigt;

Fig. 4 eine Darstellung der Ausbildung des Beobach ters nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Darstellung, die die Konvergenz zeigt, wenn der Beobachter keinen Rückkopplungskreis hat;

Fig. 6 eine Darstellung, die die Stabilität der Kon vergenz zeigt, wenn der Beobachter einen Rück kopplungskreis nach Fig. 5 hat;

Fig. 7 eine Darstellung, die den allgemeinen Aufbau des Beobachters zeigt;

Fig. 8 ist eine Darstellung, die die Ausbildung des Beobachters nach einem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;

Fig. 9 eine Darstellung von Temperaturabweichungen zum Erläutern des zweiten Aspekts der vorlie genden Erfindung;

Fig. 10 eine Darstellung, die die Simulationsergebnis se nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wiedergibt;

Fig. 11 eine Darstellung, die andere Simulationsergeb nisse nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wiedergibt; und

Fig. 12 eine Darstellung, die die Ausbildung eines Be obachters nach dem zweiten Aspekt der vorlie genden Erfindung wiedergibt.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1-5 be schrieben.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Steuern der Klimaanlage für ein Fahrzeug. Dieses ist so aufgebaut, daß eine Aufnahmeschalteinheit 2 vorgesehen ist auf der am weitestens oben liegenden Stromseite ei nes Kanals 1 der Klimaanlage. Eine Zugangs- und aus gangsseitige Luftschaltklappe 5 wird durch ein Betäti gungselement betätigt, um Innenluft oder Außenluft in den Luftführungskanal 1 einzuführen, um so die gewünsch ten Einlaßweise zu verwirklichen. Ein Luftgebläse 7 dient dazu, Luft in den Kanal 1 der Klimaanlage einzu ziehen und die Luft in Richtung auf eine stromabwärtsge legene Seite zu blasen. Das Gebläse ist mit einem Ver dampfer 8 und einem Heizkern 9 an seiner Rückseite ver sehen. Der Verdampfer 8 ist mit einem Verdichter 10, ei nem Kondensator 11, einem Flüssigkeitstank 12 und einem Expansionsventil 13 durch Verrohrung verbunden, um einen Kühlkreislauf zu bilden. Leistung von einer Maschine 14 wird zu dem Verdichter 10 über eine magnetische Kupplung 14 übertragen, die wiederum ein- und ausgeschaltet wird, um den Verdichter 10 zu aktivieren und zu stoppen. Der Verdichter 10 ist derart, daß die Entladekapazität eines Kühlmittels extern von einer die Kapazität ändernden Einheit 24 gesteuert wird. Eine Luftmischklappe 16 ist vor dem Heizkern 9 angeordnet. Das Öffnen der Luftmisch klappe 16 wird durch das Betätigungselement 17 gesteu ert, um die Menge der Luft, die durch den Heizkern 9 strömt und die Menge der Luft, die an dem Heizkern 9 vorbeigeführt wird, zu ändern, mit der Folge, daß die Temperatur der Auslaßluft gesteuert wird.

Die am weitesten stromabwärts gelegene Seite des Kanals 1 der Klimaanlage ist in einen Entfroster-Luftauslaß 18, einen Entlüftungs-Luft-Auslaß 19 und einen Bodenluftaus laß 20 in das Innere des Fahrzeugs geteilt. Klappen 22a, 22b und 22c für die Betriebsart sind an den jeweiligen Auslässen vorgesehen und werden durch ein Betätigungs element 23 betätigt, um einen gewünschten Auslaßbetrieb zu bewirken.

Die Betätigungselement 6, 7 und 23 und der Motor für das Luftgebläse 7 werden auf einem Ausgangssignal von einer Steuereinheit 30 basierend gesteuert. Die Elektromagne tische Kupplung 15 des Verdichters 10 wird durch einen Kupplungssteuerkreis 40e gesteuert und die die Kapazität variierende Einheit 24 wird durch einen die Kapazität variierenden Steuerkreis 40f basierend auf einem Aus gangssignal von der Steuereinheit 30 gesteuert.

Die Steuereinheit 30 ist an sich bekannt und weist einen Antriebskreis zum Antreiben und Steuern von Klappen und ein Luftgebläse, einen Mikrocomputer zum Steuern dieses Antriebskreises und einen Eingangskreis zum Eingeben von Signalen in den Mikrocomputer auf. Der Mikrocomputer weist eine zentrale Recheneinheit (CPU), einen Nur- Lese-Seicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) usw. auf. In den Eingangskreis der Steuer einheit werden Ausgangssignale von einem Außentempera turdetektionssensor 31 zum Detektieren einem Außentempe ratur Ta, eines Innentemperatur-Detektionssensors 32 zum Detektieren einer Temperatur im Inneren eines Fahrzeugs Cr, einem Ausgangstemperatur-Detektionssensor 33 zum Detektieren einer Ausgangstemperatur Ta/c einer Klima anlage, eines Sonnenstrahlungssensors 35 zum Erkennen einer Erwärmung, der Solarstrahlung direkt auf das Innere des Fahrzeugs durch das Fensterglas, usw., einge geben.

Fig. 2 zeigt die Verarbeitung in dem Fall, daß ein be stimmter Detektionssensor nicht verwendet wird (oder aber nicht vorgesehen ist) als ein Eingang zur Steuerung durch die obige Steuereinheit 30. Die Steuereinheit 30 empfängt Signale von Detektionssensoren zum Erkennen verschiedener Störgrößen in Schritt 50 (etwa von dem Außentemperatur-Detektionssensor 31, dem Innentempera tur-Detektionssensor 32, dem Ausgangstemperatur-Detek tionssensor 33 und dem Direktsolarstrahlungs-Sensor 35).

In den Schritten 52 und 54 wird bestimmt, ob ein be stimmter Sensor als Eingang verwendet wird (oder aber vorhanden ist) oder nicht. Eine eingehende Beschreibung der Bestimmung des Vorhandenseins oder des Nichtvorhand enseins eines Detektionssensors wird nicht gegeben. Wenn bestimmt wird, daß der Außentemperatur-Detektionssensor 31 nicht vorhanden ist (oder aber nicht verwendet wird) wird die Außentemperatur in einem Schritt 56 geschätzt. Wenn erkannt wird, daß der Innentemperatur-Detektions sensor nicht vorhanden ist (nicht verwendet wird) wird in dem Schritt 58 die Innentemperatur geschätzt. In ei nem Schritt 60 wird dann, wenn sich ergibt, daß der Direktsolarstrahlungs-Sensor 35 nicht vorhanden ist (nicht verwendet wird), in Schritt 62 der Betrag der di rekten Solareinstrahlung geschätzt.

Wenn diese Detektionssensoren als Eingänge verwendet werden, wird ein Steuersignal zum Steuern von Klimaanla genelementen berechnet unter direkter Verwendung der Ausgangswerte der Detektionssensoren. Wenn jedoch ein bestimmter Detektionssensor, beispielsweise der Außen temperatur-Detektionssensor 31, nicht als ein Eingang verwendet wird, wird eine in Schritt 56 geschätzte Au ßentemperatur zum Berechnen des Steuersignals zum Steu ern der Elemente der Klimaanlage verwendet. Wenn der Innentemperatur-Detektionssensor 32 nicht als ein Ein gang verwendet wird, wird eine in Schritt 58 geschätzte Innentemperatur verwendet, um das Steuersignal zu be rechnen (Schritt 70). In dem nachfolgenden Schritt 72 wird das Steuersignal, das in dem obigen Schritt berech net wird, an die Elemente der Klimaanlage ausgegeben.

Das Vorgehen zum Berechnen einer Außentemperatur, wie sie in Schritt 56 beschrieben wird, wird im folgenden erläutert. Die Wärmebilanz des Inneren des Fahrzeugs, wird, wie in Fig. 3 gezeigt durch die nachfolgenden Gleichungen 1 und 2 dargestellt:

[Gleichung 1]

[Gleichung 2]

wobei Tb die Temperatur des Fahrzeugkörpers ist, Ta eine Außentemperatur ist, Mb die Wärmekapazität des Fahrzeug körpers, β die Wärmeleitfähigkeit des Fahrzeugskörpers, δ die Wärmeleitfähigkeit des Fahrzeugkörpers ist, Q2 ei ne Menge der Solareinstrahlung auf den Fahrzeugkörper, Tr die Temperatur im Inneren des Fahrzeugs, Mr die Wär mekapazität des Inneren des Fahrzeugs, α eine Menge von Luft, die von der Klimaanlage ausgeblasen wird, qout ei ne Wärmemenge bzw. Erwärmung der Luft, die von dem Inne ren zu dem Äußeren des Fahrzeugs ausgeblasen wird, qr-b eine Wärmemenge, die von dem Inneren des Fahrzeugs auf den Fahrzeugkörper übertragen wird und Q1 eine Wärmemen ge, der Solareinstrahlung, direkt auf das Innere des Fahrzeugs auf die Glasscheibe ist (Q1 ist definiert als Qs-1 und Q2 ist definiert als Qs-2).

Wenn die Grundgleichungen 1 und 2 in eine Matrixdarstel lung umgewandelt werden, kann die nachfolgende Gleichung 3 als Strukturdarstellung erhalten werden.

[Gleichung 3]

wobei

Wenn nur die Innentemperatur erkannt wird, gilt Y = CX, C = [1 0].

Fig. 4 ist ein schematisches Steuerdiagramm, das den Teil der Steuereinheit 30 von Fig. 1 und den Beobachter 37 zeigt. Bezugszeichen in diesem Steuerdiagramm werden durch eine allgemeine Notation für die Systemsteuerung dargestellt, auf ihre Beschreibung wird verzichtet. In Fig. 4 gibt das Bezugszeichen 38 eines der zum Steuern der Klimaanlage zu steuernden Systeme an. Beispielsweise steuert das System das Öffnen der Luftmischklappe 16 zum Steuern einer Temperatur der Ausgangsluft. Der Beobach ter 37 ist ein Schätzmodell zum Abschätzen einer Menge der Solarstrahlung, die verwendet wird als eine Funktion eines vorgegebenen zu steuernden Systems 38. Das Prinzip des Beobachters wird unter Bezugnahme auf die nachfol gende Gleichung 4 erläutert.

Das zu Steuernde wird durch die Gleichung 4 dargestellt, die wie folgt entwickelt wird:

[Gleichung 4]

X = AX + Bu
Y = CX (4)

Der Beobachter wird durch Z = AZ+Bu-K (CX-CZ) dar gestellt. In diesem Beispiel gilt

wobei Tr - ob ein Schätzwert der Innentemperatur und Tb - ob ein Schätzwert der Feuchte des Fahrzeugskörpers ist.

Die Differenz zwischen dem tatsächlichen System und dem Beobachter ist

X - Z = A (X - Z) + KC(X - Z) = (A + KC) (X - Z)

Wenn (X-Z) die Differenz ε ist, ist dies dargestellt durch ε = (A+KC) ε. Wenn K derart gewählt wird, daß (A+KC) ein gewünschter Wert wird, ε →0 (t→₀₀).

Im folgenden wird ein Verfahren zum Gewinnen eines Schätzwertes statt eines Ausgangs von einem nicht ver wendeten Sensor gegeben. Angenommen, daß ein Fehler zwi schen dem tatsächlichen (zu steuerndem) System 38 und dem Beobachter 37 auf einem bestimmten Eingabefehler ba siert, zeigt ein Rückkopplungswert K des Beobachters 37 den Effekt des Eingangsfehlers W. Ein Korrekturausdruck wird daher durch die folgende Gleichung 5 ausgedrückt.

[Gleichung 5]

W = KC (X-Z) = K(Y-CZ)

Wenn ein Schätzwert der Außentemperatur des tatsächli chen Systems zu korrigieren ist, wird die folgende Glei chung 6 gewonnen.

[Gleichung 6]

Ein geschätzter Wert der Außentemperatur kann, wie in Gleichung 6 angegeben, so korrigiert werden.

Die geschätzten Werte, die durch das Verfahren nach der JP-A-5-116532 und andere Schätzverfahren, die durch den Anmelder offenbart worden sind, werden verwendet, wie für das Verfahren zum Schätzen einer Außentemperatur. Auf eine Beschreibung dieses Verfahrens wird verzichtet. Eine Beschreibung wird nachfolgend für die Notwendigkeit des Tiefpaßfilters 42, das in Fig. 4 gezeigt ist, gege ben. Fig. 5 ist eine Darstellung, die ein Wert des Aus drucks 5 zeigt, ein Korrekturausdruck in dem Fall, daß das Tiefpaßfilter 42 nicht vorgesehen ist. Ein Schät zwert der Außentemperatur ist auf 0° korrigiert, schwingt jedoch mit einer hohen Frequenz. Der Korrektur ausdruck unterzieht sich vielen Änderungen, um geschätz te Wert schnell zu korrigieren und geschätzte Werte schwanken, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wenn der Korrek turausdruck nicht geändert wird.

Die Gleichung 5 als ein Korrekturausdruck kann daher auf geschätzte Werte konvergieren, so daß tieffrequente Ele mente stabilisiert werden, wie in Fig. 6 gezeigt, durch Entfernen eines variablen (hochfrequenten) Elements mit dem Tiefpaßfilter 42. Auch dann, wenn der Luftsensor oder der Solareinstrahlungssensor nicht vorhanden ist, kann eine geeignete Steuerung der Klimaanlage ausgeführt werden.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung wird im folgenden be schrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel ist ein Ver fahren zum Abschätzen einer Außentemperatur und des Be trags an solarer Einstrahlung mit einer höheren Genauig keit ohne Verwendung dieser Detektionssensoren. Ein Re chenmodell der Wärmebilanz für jede Störgröße wird durch nachfolgende Gleichung 7 ausgedrückt.

[Gleichung 7]

wenn dies in eine Matrixdarstellung umgewandelt wird,

X = [Tr Tb]′,
U = [Tu T1 Tamb Qsunr Qsunb]′, Qsunr = Qsun × q1,
Qsunb = Qsun × q2,
X = AX + Bu,

wobei

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung sind Beobachter 37a und 37b ent sprechend den beiden Störgrößen in dem Beobachter 37 nach Fig. 1 vorgesehen, wie in Fig. 7 gezeigt. In diesem Beispiel schätzt der Beobachter 37a eine Innentemperatur und der Beobachter 37b die Temperatur des Fahrzeugskör pers ab. Um eine Außentemperatur und einen Betrag der solaren Einschaltung gleichzeitig abzuschätzen, wird die Gleichung des Beobachters zu der folgenden Gleichung 8.

Z1 = A11Z1 + A12Z2 + ΣB1iUi + K1(Y-X1)

Z2 = A21Z1 + A22Z2 = ΣB2iUi + K2(Y-X1)

wobei Z1 ein abgeschätzter Wert der Innentemperatur ist, Z2 ein abgeschätzter Wert der Temperatur des Fahrzeug körpers ist, X1 = Tr, X2 = Tb und Y = Tinc·s.

Vu ist ein Betrag des obereren Luftstroms, der von dem Entfroster-Luftauslaß 18 und dem Abluftauslaß 19 kommt und V1 ist ein Betrag eines unteren Luftstroms, der von dem Bodenluftauslaß 20 kommt. Tu ist ein abgeschätzter Wert der oberen Luftauslaßtemperatur und T1 ist ein ab geschätzter Wert der unteren Auslaßtemperatur.

Bezugszeichen haben dieselben Bedeutungen, unterschied lich von den Bezugszeichen der Gleichungen 1 und 2 nach dem ersten Aspekt der Erfindung Qsun = Q1, ist ein ge schätzter Wert des Betrags der solaren Einstrahlung in das Innere des Fahrzeugs, Qsunb = Q2, ein geschätzter Wert des Betrags der solaren Einstrahlung auf einen Fahrzeugkörper. Q1 und Q2 sind vorgegebenen Parameter mengen. Tr ist, wie oben angegeben, ein abgeschätzter Wert der Innentemperatur, Tb ein geschätzter Wert der Fahrzeugtemperatur und Tamb ein abgeschätzter Wert für die Außentemperatur.

Weiter besteht nach einem zweiten Ausführungsbeispiel des zweiten Aspektes der Erfindung der Beobachter 37 von Fig. 1 aus Beobachtern 37a und 37d entsprechend zwei Störgrößen wie in Fig. 8 gezeigt. In diesem Beispiel ad diert der Beobachter 37 einen Korrekturwert zu einem Schätzwert der Innentemperatur und der Beobachter 87d addiert einen Korrekturwert auf einen Schätzwert der Fahrzeugkörpertemperatur. Fehlergleichungen in den Aus bildungen der Fig. 8 und 9 ergeben sich aus der nachfol genden Gleichung 9.

X1 - Z1 = A11(X1 - Z1) + A12 (X2 - Z2) - K1(Y - Z1)

X2 - Z2 = A21(X1 - Z1) + A22 (X2 - Z2) - K2(Y - Z1)

Wenn die Differenz zwischen einer Innentemperatur und einem geschätzten Wert der Innentemperatur durch e1 = X1 - Z1 wiedergegeben wird und die Differenz zwischen der Temperatur des Fahrzeugkörpers und einem geschätzten Wert der Temperatur des Fahrzeugkörpers durch e2 = X2-Z2 dargestellt wird,

e1 = (A121 - K1)e1 + A12e2, und

e2 = (A21 - K2)e1 + A22e2.

In einer Matrixdarstellung, e-A′ e, wobei

Wenn K1 und K2 derart ausgewählt werden, daß A′ stabil wird, e→0 bei t→₀₀.

Danach werden die Außentemperatur und ein Betrag der so laren Einstrahlung abgeschätzt. Unter der Annahme, daß ein Fehlerfaktor zwischen dem Modell und der tatsächli chen Temperatur auf Fehlern der Schätzwert der Außentem peratur und des Betrages der solaren Einstrahlung be ruht. Es kann daher angenommen werden, daß Korrekturbe träge, die von dem Beobachter ermittelt werden, Korrek turwerte sind, die auf geschätzten Werten der Außentem peratur und des Betrages der solaren Einstrahlung beru hen. In diesem Beispiel ist ein Korrekturbetrag für Z1, ein abgeschätzter Wert der Innentemperatur, ein Korrek turbetrag, der auf der Menge der solaren Einstrahlung zu machen ist und ein Korrekturbetrag für Z2, ein Schät zwert für die Fahrzeugkörpertemperatur, ein Korrekturbe trag ist, der bezüglich der Außentempratur und des Be trages der solaren Einstrahlung ist (was sich aus dem Prinzip des Modells ergibt).

Die Effekte der Außentemperatur und der solaren Ein strahlung können jedoch nicht getrennt werden. Wenn die Auswirkung der solaren Einstrahlung auf die Innentempe ratur analysiert wird, wird diese in eine schnelle Ant wort und in eine langsame Antwort geteilt.

Es versteht sich aus dem Modell, daß die schnelle Ant wort die Wirkung von Qsunr ist, einem geschätzten Wert des Betrages der solaren Einstrahlung in das Innere des Fahrzeugs (ein Fahrgast fühlt die Wärme bald nachdem die Sonne in das Innere des Fahrzeugs scheint), und die langsame Antwort ist der Effekt von Qsunb, einem Schätz wert des Betrages der solaren Einstrahlung auf den Fahr zeugkörper, der langsam von der solaren Strahlung und der Außenluft erwärmt wird. Qsunr, ein Betrag der sola ren Einstrahlung in das Innere des Fahrzeugs, wird daher aus einem Korrekturbetrag für Tr (Z1), der Innentempera tur, in der ersten Stufe der Antwort und Qsunb einen Schätzwert der Strahlung auf den Fahrzeugkörper, in der letzteren Stufe der Antwort bestimmt. Ein Betrag der so laren Einstrahlung wird aus Qsunb bestimmt, der bestimm te Betrag der solaren Einstrahlung auf den Fahrzeugkör per und Qsunr, ein bestimmter Betrag der solaren Ein strahlung in das Innere des Fahrzeugs. Danach können so wohl die Außentemperatur als auch der Betrag der solaren Einstrahlung abgeschätzt werden, Tamb (die Außentempera tur) ist. Diese Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 und auf Gleichungen be schrieben. Tr, eine tatsächliche Innentemperatur und Tb, eine tatsächliche Temperatur des Körpers des Kraftfahr zeugs, können von dem Detektionssensor 32 für die Innen temperatur und dem Detektionssensor 40 für die Tempera tur des Fahrzeugkörpers als X1 bzw. X2 gewonnen werden. Die Gleichung 7 wird gewonnen, um Z1, einen Schätzwert der Innentemperatur, und Z2 einen Schätzwert der Tempe ratur des Fahrzeugkörpers, zu gewinnen, verwendet, unter Verwendung des- Beobachters 37 von Fig. 7. Eine Bezie hungsgleichung Z1, ein geschätzter Wert der Innentempe ratur, hat eine funktionelle Beziehung zu F (Q, ge schätzter Wert des Betrages der Sonneneinstrahlung) entsprechend Gleichung 8. Weiter hat Z2, ein Schätzwert der Temperatur des Fahrzeugskörpers, eine funktionelle Beziehung zu G (Q, Tamb, dem geschätzten Wert der Außen temperatur).

In diesem Beispiel gilt Q (Schätzwert des Betrags der Sonneneinstrahlung) = Q1 (Schätzwert des Betrages der solaren Einstrahlung in das Innere des Fahrzeugs) und Q2 (geschätzter Wert des Betrags der solaren Einstrahlung auf den Fahrzeugkörper). Weiter ergibt sich aus Glei chung 9, daß die Differenz zwischen einem tatsächlichen Wert und einem Schätzwert "0" ist, es wird jedoch ange nommen, daß dieser durch Fehler in den Schätzwerten der Gleichung erhöht wird. Infolgedessen werden die Glei chungen 10 und 11 erstellt. Da die geschätzten Werte Tamb, Q1 und Q2 aus den Gleichungen 3, 4, 5 und 6 nach der japanischen Druckschrift JP-A-5-346259, die von dem Anmelder eingereicht worden sind, errechnet werden kön nen. Auf eine Beschreibung wird daher hier verzichtet.

[Gleichung 10]

X1 - Z1 = ΔF (Q)

[Gleichung 11]

X2 - Z2 = ΔH (Q, Tamb)

Qh, ein hochgenauer Schätzwert, kann aus der obigen Gleichung 10 gewonnen werden, wenn ein neuer Schätzwert des Betrages der solaren Einstrahlung aus [Q + (X1 - Z1)] = Qh gewonnen wird. Sodann beinhaltet Qh, der Schätzwert des Betrags der solaren Einstrahlung, Q1, ein Schätzwert des Betrages der direkten Solarein strahlung und Q2 ein Schätzwert des Betrages der solaren Einstrahlung auf den Fahrzeugkörper. Diese beiden Werte werden zunächst getrennt.

In Fig. 9 wird ein tatsächlicher Betrag der direkten So lareinstrahlung, Q1h, ein hochgenauer Schätzwert des Be trages der direkten Solareinstrahlung (in das Innere des Fahrzeugs) durch die nachfolgende Gleichung 12 ausge drückt entsprechend (X1 - Z1)t0 = ΔF(Q1)t0 zu dem Zeit punkt to, der als Anfang mit dem Beobachter 37 von Fig. 8 definiert ist, da eine Antwort auf den schnellen Anstieg in der Temperatur im wesentlichen Qsunr be trifft. Q ein Schätzwert des Betrages der solaren Ein strahlung zu dem Zeitpunkt t1, basiert auf Q2, einem Schätzwert des Betrages der solaren Einstrahlung auf den Fahrzeugkörper und Q1 ein Schätzwert des Betrages der direkten solaren Einstrahlung, ist extrem klein und kann als null betrachtet werden.

[Gleichung 12]

Q1h = [Q1 + (X1 - Z1)t0]

Wie bei der Gleichung 12 ist t1 daher durch den Beobach ter von Fig. 8 definiert zu einem Zeitpunkt, wenn der Fahrzeugkörper vollständig aufgewärmt ist und Q2h ein hochgenauer Schätzwert des Betrages der solaren Ein strahlung auf den Fahrzeugkörper, wird durch die nach folgende Gleichung 13 entsprechend (X1 - Z1)t1 = ΔF (Q2)t1 ausgedrückt.

[Gleichung 13]

Q2h = [Q2 + (X1 - Z1)t1]

Qhh, ein hochgenauer Schätzwert der Gesamtmenge der so laren Einstrahlung, wird daher durch die folgende Glei chung 14 aus der Summe der Gleichungen 12 und 13 ausge drückt.

[Gleichung 14]

Qhh = Q1h + Q2h = [Q1 + Q2 + (X1 - Z1)t0 + (X1 - Z1)t1]

Die Gleichung 15 kann aus den obigen Gleichungen 14 und 11 hergeleitet werden. Infolgedessen wird Tambh, ein hochgenauer Schätzwert von Tamb, ein Schätzwert der Au ßentemperatur, durch die folgende Gleichung 16 ausge drückt.

[Gleichung 15]

(X2 - Z2) = ΔG([Q1 + Q2 (X1 + Z1)t0 + (X1 - Z1)t1), Tamb)

[Gleichung 16]

Tambh = Tamb + (X2 - Z2) = Tamb + ΔG([Q1 + Q2 + (X1 - Z1)t0 + (X1 - Z1)t1], Tamb)

Ein weiterer hochgenauer Schätzwert der Außentemperatur kann aus der obigen Gleichung 16 gewonnen werden.

Fig. 10 und 11 sind Darstellungen, die die Simulations ergebnisse zeigen, die unter Verwendung eines Computers gewonnen worden sind. Fig. 10 zeigt die Simulationser gebnisse, die gewonnen worden sind, wenn ein Fahrzeug bei einer Außentemperatur von 10°C aufgewärmt wird und bei einer solaren Einstrahlung von 660 kcal/m²h. Die Er gebnisse geben an, daß ein Schätzwert der Außentempera tur einen Fehler von 1°C hat und nahe der tatsächlichen Außentemperatur von 10°C ist und daß ein geschätzter Be trag der solaren Einstrahlung ein Fehler von -50 kcal/m²h hat und nahe der tatsächlichen solaren Ein strahlung von 660 kcal/m²h.

Fig. 11 zeigt Simulationsergebnisse, die gewonnen worden sind, wenn ein Fahrzeug bei einer Außentemperatur von 10°C ohne solare Einstrahlung aufgewärmt wird. Es ver steht sich, daß ein Schätzwert der Außentemperatur einen Fehler von fast ±0°C hat und die tatsächliche Außentem peratur von 10°C ist und das ein geschätzter Betrag der solaren Einstrahlung ein Fehler von 8 kcal/m²h hat und hochgenau ist.

Infolgedessen kann die Innentemperatur aus dem Wärmeba lancemodell abgeschätzt werden, ähnlich demjenigen, das oben beschrieben worden ist, mit hoher Genauigkeit ohne Verwendung des Detektionssensors für die Außentempera tur, den Sensor für die solare Einstrahlung und derglei chen als Eingänge und derselbe Steuerstatus, wie derje nige bei einer normalen Steuerung kann beibehalten wer den.

Fig. 12 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des zwei ten Aspekts der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind Beobachter 37e und 37f anstelle der beiden Beobach ter von Fig. 8. Geschwindigkeitsbestimmungsmittel 34 zur Bestimmung einer Änderung in der Geschwindigkeit (Y - Z1) ist an der Ausgangsseite von Z1 und Z2 sind an den Ein gabeseiten der Rückführungskonstanten K1 bzw. K2 vorge sehen. Dieser Eingabeschalter SW1 und SW2 empfangen ein Signal Y wenn sie eingeschaltet werden und nehmen das vorangehende Signal Y von den Haltekreisen 44 bzw. 45 auf, wenn sie ausgeschaltet werden. Der Schalter SW1 wird eingeschaltet bei einem Detektionssignal von den Geschwindigkeitsentscheidungsmitteln 34, der Schalter SW2 wird jedoch durch das Signal ausgeschaltet.

Wenn die Änderung der Geschwindigkeit (Y - Z1) schneller ist als der voreingestellt Wert, gibt das Geschwindig keitsentscheidungsmittel ein Detektionssignal aus. In folgedessen wird der Schalter SW1 eingeschaltet und der Beobachter 37e addiert Y_*K1, ein Rückkopplungswert, zu dem jeweiligen Wert von Y und der Beobachter 37f addiert Y_*K2 ein Rückkopplungswert, auf den vorangehenden Wert von Y. Wenn die Änderung in der Geschwindigkeit (Y - Z1) geringer ist als der voreingestellte Wert, gibt das Ge schwindigkeitsentscheidungsmittel 34 kein Detektionssig nal (Antriebssignal) aus. Infolgedessen führt der Beob achter 37e eine umgekehrte Addition von Y_*K1 aus, einem Rückkopplungsbetrag um den vorangehenden Wert von Y und der Beobachter 37f für eine Addition von Y_*K2 aus, einem Rückkopplungswert, um den gegenwärtigen Wert von Y.

Es ist daher möglich, eine genaue Abschätzung in Antwort auf eine Änderung von Z1 auszuführen, einem Schätzwert der Innentemperatur. Jeder Korrekturbetrag (Wert) des zweiten Aspektes nach der Erfindung kann stabil gewonnen werden durch Adaptieren des Vorsehens eines Tiefpaßfil ters nach dem ersten Aspekt der Erfindung auf den zwei ten Aspekt der Erfindung.

Nach der Erfindung wird, wie oben beschrieben, auch dann, wenn ein bestimmter Detektionssensor als Eingang nicht verwendet wird (oder nicht vorhanden ist), die Größe der Störgröße entsprechend dem fehlenden Detekti onssensor basierend auf einem Wärmebilanz-Rechenmodell abgeschätzt und ein hochgenauer Korrekturausdruck kann auf den geschätzten Wert aufaddiert werden. Es kann da her ein Steuerstatus beibehalten werden, der demjenigen sehr nahe ist, der bei einer normalen Steuerung der Kli maanlage erreicht wird, wenn der Detektionssensor als Eingang vorhanden ist. Da der geschätzte Wert in eine stabile Richtung konvergiert, ist die Steuerung in einer Übergangszeit stabil. Eine Klimaanlage kann verwendet werden, ohne daß ein unerwünschter Zustand auftritt bei einer Verschiebung von einem Detektionssensor auf einen geschätzten Wert.

Claims

1. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen mit

- einer Steuereinheit (30), gesteuert durch Eingangs signale aus
- einem erfaßten (Tb, Ta, Q2, Tr, α, Q1) oder geschätzten Wert (Tb_ob, Ta_ob, Qsunb, Tr_ob, Qsun) einer Wärmemenge (qa/c), die von der Klimaanlage ins Innere des Fahrzeugs geführt wird,
- und erfaßten oder geschätzte Werten, die zu Störgrößen (q sun_t, q sun_b, q-b, qb_a, qr_b, qout) gehören, die die Erwärmung (q-r) des In neren des Fahrzeugs beeinflussen, nicht aber auf die Klimaanlage zurückzuführen sind,

wobei die Steuereinheit (30) die Innentemperatur (Tr) unter Verwendung eines Wärmegleichungs-Rechen modells abschätzt, das die erkannten oder geschätz ten Werte als Parameter verwendet, und

- einem Sensor (32) zum Erkennen der Temperatur (Tr) des Innenraums des Fahrzeugs,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (30) durch Multiplizieren eines Feh lers (ε = X - Z) zwischen dem tatsächlichen (zu steu ernden) System (38) und dem Beobachter (37), der auf einem bestimmten Eingabefehler basiert, mit einem Rück kopplungswert (|K) des Beobachters (37), der den Effekt des Eingangsfehlers zeigt,
einen Korrekturterm (W = KC (X - Z) = K (Y - CZ)) basie rend auf dem Rückkopplungswert (|K) erzeugt, um den als Parameter verwendeten detektierten Wert (Ta_ob) oder geschätzten Wert mit diesem zu korrigieren.

2. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störgröße die Außentemperatur ist, die aus dem Wärmegleichungs- Rechenmodell basierend auf

- einer Wärmegleichungs-Formel für zu Änderungen der zur Innenraumtemperatur beitragenden Störgröße und
- einer Wärmegleichungs-Formel für zu Änderungen der zur Temperatur des Fahrzeugkörpers beitragenden Störgröße

errechnet wird.

3. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschätzte Außentemperatur aus einem Tiefpaßfilter als Schätzwert gewonnen wird.

4. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störgröße ein Betrag der solaren Einstrahlung ist, die von dem Wärmegleichungs-Rechenmodell basierend auf

geschätzt wird.

5. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschätzte Wert der Betrag der Wärmeeinstrahlung ist, und der Kor rekturterm die Differenz zwischen der Ausgabe des Sen sors für die Innentemperatur des Fahrzeugs und einem Schätzwert für die Temperatur des Innenraums verwendet.

6. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß geschätzte Wert der Betrag der Wärmeeinstrahlung ist, und der Korrek turterm die Differenz zwischen einer Ausgabe, die von dem Sensor in der vorangehenden Stufe als eine Änderung der Temperatur des Innenraumes erkannt worden ist, und einem geschätzten Wert der Innentemperatur verwendet.

7. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geschätzte Wert eine Außentemperatur ist, und der Korrekturterm die Differenz zwischen einer Ausgabe des Sensors zum Erfassen der Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs und eines Schätzwerts der Innentemperatur verwendet.

8. Steuerungsverfahren für Fahrzeugklimaanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschätzte Wert die Außentemperatur ist, und der Korrekturterm er halten wird durch weiteres Berücksichtigen

- eines Betrags der solaren Einstrahlung, die als Ausgabe des Sensors als Änderung der Innentempera tur in der vorangehenden Stufe erfaßt wurde,
- der Differenz zwischen einer Ausgabe, die von dem Sensor für die Temperatur des Innenraums in der vorangehenden Stufe als Änderung der Temperatur des Innenraums erfaßt wurde, und einem Schätzwert der Innentemperatur, und
- der Differenz zwischen einer Ausgabe, die von dem Sensor für die Temperatur des Innenraums in der jetzigen Stufe erfaßt wurde, und dem geschätzten Wert der Temperatur des Innenraums.