DE19540566C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs­ systems (HVAC-Systems) eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.
Aus der US 48 52 363 ist ein Klimatisierungs-/Feuchte- Regelungssystem für Motorfahrzeuge bekannt, bei dem ver­ schiedene Variablen einschließlich der Fahrzeuggeschwin­ digkeit gemessen werden, um die Feuchte im Fahrzeuginneren zu regeln.
Eine wesentliche Aufgabe eines Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystems (HVAC-Systems - Heating -, Ventila­ ting- and Airconditioning-System) eines Kraftfahrzeuges besteht in der Detektion und der Verhinderung eines Be­ schlagens der Windschutzscheibe bzw. der Fenster.
Um die vielen Variablen, die bei einem Beschlagen eine Rolle spielen, zu messen und zu steuern, weisen moderne Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssysteme eine Vielzahl von Sensoren und Steuerungsstellgliedern auf. Ein typisches System weist beispielsweise einen Temperatursensor im Fahr­ gastraum, einen die Umgebungstemperatur messenden Sensor und weitere, verschiedene Temperaturen der systeminternen Abläufe messende Sensoren auf. Der Benutzer kann über eine Eingabemöglichkeit für einen Sollwert oder eine andere Ein­ stellmöglichkeit verfügen. Außerdem können zusätzliche Sensoren vorgesehen sein, die die Belastung durch Sonnen­ aufheizung, Feuchte, usw. messen. Die Gruppe der Stellglie­ der kann ein Gebläse mit variabler Drehzahl, Einrichtungen zur Veränderung der Lufttemperatur sowie Kanäle und Klappen zum Steuern der Luftstromrichtung und des Verhältnisses von Frischluft zu Umluft umfassen.
Die Steuerungseinrichtung dient dazu, bei den möglichen Betriebszuständen Windschutzscheiben/Fenster-Beschlagungszu­ stände zu detektieren, zu bestimmen, was zum Vermeiden derartiger Zustände erforderlich ist und die Steuerung der Gruppe der zu Verfügung stehenden Stellglieder zu koordi­ nieren. Ein solches Steuerungsproblem mit mehreren Ein­ gangsgrößen und Ausgangsgrößen liegt außerhalb der üblichen Kategorien der traditionellen Steuer- und Regelungstheorien. Aspekte wie der Komfort der Fahrzeugbenutzer und die Fahr­ zeugökonomie müssen ebenfalls in Betracht gezogen werden. Die Reaktion des Systems sowie die Beziehung zwischen den Systemvariablen und der gewünschten Leistung für das Verhin­ dern der Beschlagung können einem nichtlinearen Zusammenhang unterliegen. Ferner ist zu berücksichtigen, daß es trotz aller zu Verfügung stehenden Stellglieder und Variablen für die Steuerung Zustände gegeben kann, bei welchen eine Be­ schlagungsverhinderung nicht erreicht werden kann.
Aufgrund von Einschränkungen in Bezug auf Abmessungen, Energieverbrauch, Kostengesichtspunkten bei HVAC-Systemen und im Hinblick die vielfältigen Betriebszustände, denen Kraftfahrzeuge ausgesetzt sein können, kann die Systemanlage nicht unter allen Bedingungen das liefern, was gewünscht wird. Es handelt sich daher um ein Steuerungsproblem, wel­ ches erheblich von den üblicherweise in der traditionellen Regelungstechnik auftretenden Problemen abweicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein nicht-lineares Verfahren und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Kraftfahrzeug-HVAC-Systems unter Beachtung der obengenannten Aspekte zu schaffen, um eine verbesserte Detektion und Vermeidung einer Windschutzscheiben-/Fenster- Beschlagung in einem im Vergleich zu bekannten Verfahren größeren Betriebszustandsbereich zu erreichen.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 6 vorgeschlagen. Die dort angewandte Fuzzy Logik ist eine Verfahrensweise zur Handhabung einer Kenntnis, die eine gewisse Unsicherheit oder Verschwommen­ heit enthält. Die Grundlagen der Fuzzy Logik wurden in den Jahren nach 1960 von. L. A. Zadeh in seiner Veröffentlichung mit dem Titel "Fuzzy Sets" in INFORM. CONTR., 8, S. 338-353, 1965 beschrieben.
In heutigen technischen Anwendungen findet man Fuzzy Logik in Steuerungsproblemen meistens in der Form einer speziellen Prozedur, die als "Max-Min"-Fuzzy-Inferenz (Rückschluß) bezeichnet wird, wie sie von Ebrahim Mamdani in seiner Ver­ öffentlichung mit dem Titel "Application of Fuzzy Logik to Approximate Reasoning Using Linguistic Synthesis, IEEE TRANS- ACTIONS ON COMPUTERS, (1977) C-26, No. 12, S. 1182-1191 beschrieben wird. Diese Prozedur bringt eine angenäherte Kenntnis einer geeigneten Steuerungsantwort für verschiedene Umstände in Regelmengen zum Berechnen einer speziellen Steuerungsaktion ein. Die Regeln werden in Begriffen wie "WENN (die Situation vorliegt), DANN (führe die daraus fol­ gende Steuerungsaktion aus)" ausgedrückt. Der Grad, bis zu welchem eine spezielle daraus folgende Aktion unternommen wird, hängt von dem Grad ab, bis zu welchem Grad dessen entsprechende Bedingungen vorliegen. Der sprachliche Aus­ druck einer Situation oder der daraus folgenden Steuerungs­ aktion wird in eine definitive Berechnung mittels spezifi­ zierter Zugehörigkeitsfunktionen übersetzt. Eine Zugehörig­ keitsfunktion quantifiziert, was durch eine Aussage wie z. B. "Die Temperatur ist hoch" gemeint ist, indem sie den Grad der Zugehörigkeit in der Klasse definiert, wobei "hoch" von dem Wert der Eingangsvariablen, der Temperatur, abhängt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum automatischen Steu­ ern eines Heizungs- Belüftungs- und Klimatisierungssystems (HVAC-Systems) eines Fahrzeugs wird eine Luftströmung in einen Fahrgastraum geleitet, um ein Beschlagen der Wind­ schutzscheibe des Fahrgastraums zu verhindern. Dazu sind erfindungsgemäß ein Gebläse mit variabler Drehzahl, eine Einrichtung zum Verändern der Lufttemperatur, Kanäle, Stellglieder mit verschiedenen Steuerstellungen zum Steuern der Luftstromrichtung und des Verhältnisses von Frischluft zu Umluft, ein Feuchtesensor zum Erfassen der relativen Luftfeuchte in dem Fahrgastraum, Temperatursensoren zum Erfassen der Temperatur in dem Fahrgastraum und der Umge­ bungstemperatur und einer einstellbaren Solltemperatur vor­ gesehen. Das Verfahren enthält den Schritt der Ermittlung eines Beschlagungszustand-Grenzwertes auf der Basis der Temperatur im Fahrgastraum und der Umgebungstemperatur. Das Verfahren enthält weiterhin die Schritte der Ermittlung der Differenz zwischen der relativen Feuchte und dem Beschla­ gungszustand-Grenzwert, der Ermittlung einer Beschlagungs­ wahrscheinlichkeit auf der Basis der Differenz, und die Definition von Zugehörigkeitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der Beschlagungswahrscheinlichkeit und der Drehzahl des Gebläses und der Beschlagungswahrscheinlichkeit und den Steuerstellungen einer Gruppe von Stellgliedern. Das Verfah­ ren enthält weiterhin den Schritt der Erzeugung von Steue­ rungssignalen zum Steuern der Stellungen der ersten Stell­ gliedergruppe und der Gebläsedrehzahl, um die Anordnung zu veranlassen, Luft mit einer gewünschten Temperatur und Strö­ mungsmenge in den Fahrgastraum auf der Basis der Beschla­ gungswahrscheinlichkeit, der Zugehörigkeitsfunktionen und der Fuzzy-Regeln einströmen zu lassen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß eine verbesserte Detektion und Vermeidung beginnender Windschutz­ scheiben/Fenster-Beschlagungszustände ermöglicht wird. Da­ durch können bestimmte Situationen bewältigt werden, die in der Vergangenheit nicht geeignet gehandhabt wurden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung, die ein Luftbehand­ lungssystem darstellt, das durch das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung geregelt werden kann;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der Regelungsvor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche einen Grenzwert für den Beginn eines Beschlagens bei einer bestimm­ ten Umgebungstemperatur als Funktion der Fahr­ gastraumtemperatur und -feuchte zeigt;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, welche eine Anzahl sol­ cher Grenzwerte für eine Anzahl von Umgebungstempe­ raturen zeigt;
Fig. 5 eine graphische 3-D-Darstellung, die eine Fuzzy- Kennfeldabbildung der Beschlagungswahrscheinlichkeit unter Verwendung der Eingangsgrößen der Fahr­ gastraumtemperatur und -feuchte und einer konstanten Umgebungstemperatur zeigt;
Fig. 6a und 6b graphische Darstellungen einer Beschlagungs­ wahrscheinlichkeits-Regelmenge einschließlich ante­ zedenter (Obersatz) und entsprechender konsequenter (Untersatz) Zugehörigkeitsfunktionen;
Fig. 7 eine graphische Darstellung einer Antwort-Oberflä­ che, die sich aus den Modusverschiebungs-Regelmengen der vorliegenden Erfindung ergibt;
Fig. 8 eine graphische 3-D-Darstellung, die eine Beschla­ gungswahrscheinlichkeit unter Verwendung der Ein­ gangsgrößen der Fahrgastraumtemperatur, -feuchte und Umgebungstemperatur zeigt, und
Fig. 9 eine graphische 3-D-Darstellung die eine Gebläse­ strategie unter Verwendung der Eingangsgrößen der Gebläseversorgungsspannung, Fahrgastraumtemperatur und Beschlagungswahrscheinlichkeit zeigt.
Im allgemeinen wird die Steuerung der Lufttemperatur und des Luftstroms (und, in geringerem Umfange, der Feuchte) in einem Kraftfahrzeug durch den Einsatz verschiedener Stell­ glieder zur Beeinflussung der Temperatur und des in den Fahrgastraum des Fahrzeuges zugeführten Luftstroms erreicht. Fig. 1 stellt in schematischer Form ein Luftbehandlungssy­ stem eines im ganzen mit 20 bezeichneten HVAC-Systems (Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystems) dar. Das System 20 umfaßt die Anordnung der Armaturenbrettwarmluft­ auslaß-, Fußraum-, Temperaturmisch-, Außenluft-/Umluft- Stellglieder oder Klappen 22, 24, 26 und 28. Die Klappen 22 und 24 werden bevorzugt von (nicht dargestellten) Vakuummo­ toren zwischen ihren verschiedenen Stellungen bei Vakuum, Teilvakuum und keinem Vakuum in herkömmlicher Weise gemäß Darstellung in Fig. 1 angetrieben. Die Klappe 26 wird von einem elektrischen Servomotor ebenfalls in herkömmlicher Weise angetrieben. Die Klappe 28 kann ebenfalls von einem elektrischen Servomotor so angetrieben werden, daß die Stel­ lung der Klappe kontinuierlich veränderlich ist.
Das System 20 enthält weiterhin einen Gebläsemotor 30 mit variabler Drehzahl, der ein Gebläserad 32 enthält.
Das System enthält ferner Heizungs- und Kühlelemente wie z. B. einen Heizkern 34 und einen Verdampferkern 38 einer typischen Fahrzeugluft-Klimatisierungsanlage. Alle vorste­ henden Komponenten sind über einen Kanal 38 verbunden, um die Temperatur, die Luftstromrichtung und das Verhältnis von Frischluft zu Umluft zu steuern.
Für die automatische Steuerung der Temperatur und des Luft­ stroms in den Fahrgastraum werden die Zustände innerhalb und außerhalb des Fahrgastraums durch Sensoren überwacht, und eine elektronische Steuerungseinrichtung erzeugt Signale, um die Anlagenstellglieder gemäß den von den Sensoren angezeig­ ten Zuständen zu steuern. Die Verdampfertemperatur wird in einer herkömmlichen automatischen Weise gesteuert, um dem System eine Entfeuchtung der darüber streichenden Luft zu ermöglichen.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 stellt eine typische Betriebs­ anordnung von Sensoren des HVAC-Systems Signale bereit, wel­ che die Fahrzeuginnentemperatur, die Umgebungstemperatur (Außentemperatur), Motorkühlmitteltemperatur (ECT), die Aus­ laßlufttemperatur, Feuchte und Sonnenbelastung darstellen. Zusätzlich gibt es ein Einstellsignal oder eine Einstell­ temperatur, welche die gewünschte Temperatur angeben, die vom Fahrer manuell eingegeben wird. Daraus werden wiederum ein Fahrzeuginnenraum-Einstelltemperatursignal (Fahrzeug­ innenraum- minus Einstellwerttemperatur) und ein Einstell­ wert-75-Signal (Einstelltemperatur minus 75° Fahrenheit (23°C)) erzeugt oder berechnet.
Die Signale werden an eine elektronische Steuerungsanordnung 40 geliefert, nachdem die Eingangsgrößen durch eine Kondi­ tionierungsschaltung 42 konditioniert wurden. Die Steue­ rungsanordnung 40 normiert die Eingangssignale und liefert normierte Ausgangssignale für die Verwendung durch eine Hardware-Steuerungsanordnung 44, welche wiederum die Klappen 22 bis 28 und das Gebläse 32 steuert, um die Temperatur und den Luftstrom zu regeln und letztlich das Beschlagen einer Windschutzscheibe eines Fahrgastraums zu verhindern. Die Mischklappenstellung wird zu der Steuerungsanordnung zurückgekoppelt, wie es durch einem rückwärtsgerichteten Pfeil dargestellt ist.
Wie aus dem Blockschaltbild der Fuzzy Logik Anordnung in Fig. 2 ersichtlich, werden die Sensoreingangssignale kondi­ tioniert, normiert und zu einer Fuzzy-Rückschluß-Vorrichtung der Regelungsanordnung 40 weitergeleitet. Regelmengen 46 für die verschiedenen Steuerfunktionen - Gebläsedrehzahl, Ver­ schiebung des Sollwertpunktes, Modusverschiebung, Um­ luft/Frischluft-Verhältnis, Term-Kalibrierungen, usw. - versorgen die Inferenzvorrichtung mit den Details der aus zu­ führenden Strategie. Die Fuzzy-Ausgangssignale werden nor­ miert und zu den Routinen weitergeleitet, um die Motoren, Stellglieder und Klappen zu steuern, die den Luftstrom und die Klimatisierung der in den Fahrgastraum gelieferten Luft bewirken. Die Regelmengenbasis für die Steuerung organisiert die Strategie in einer Weise, die eine leichte Kalibrierung und Einstellung des Steuerungsvorgangs ermöglicht.
Die Fuzzy Logik Klimasteuerungsanordnung 40 verwendet be­ vorzugt einen Mikroprozessor 68HC11 von Motorola® für ihre Berechnungen. Dieser Mikroprozessor weist 512 Byte RAM und 12 Kilobyte eingebautes ROM auf. Er verwendet eine Taktfre­ quenz von 8 MHz, was eine Instruktionszykluszeit von 500 ns ergibt. Ein 8-kanaliger Analog/Digital-Wandler ist in den Mikroprozessor integriert. Fünf der acht Kanäle werden zum Messen von Eingangsgrößen verwendet, die von der Steuerungs­ anordnung verwendet werden, nämlich: der Umgebungstemperatur (Außentemperatur), der Motorkühlmitteltemperatur, der In­ nentemperatur, der relativen Feuchte, und Sonnenbelastung. Eine weitere Eingangsgröße für die Anordnung ist die Soll­ temperatur, welche von den Fahrzeugbenutzern unter Verwen­ dung von Tastern auf der Vorderseite der Steuerungseinheit eingegeben werden kann. Die Anordnungsausgangsgrößen sind: der Auslaßluftmodus, das Einlaßluftverhältnis (Frischluft/Umluft), die Mischklappenstellung und die Ge­ bläsedrehzahl. Die letzteren drei Ausgangsgrößen sind kon­ tinuierliche Werte, der erstere ein diskreter Wert. Die Fuzzy Logik Steuerungsberechnung verwendet normierte Ein­ gangswerte und erzeugt einen einzigen relativen Ausgangs­ wert.
Die Steuerungsanordnung 40 ist bevorzugt in der Programm­ sprache C programmiert und auf die Ebene der Mikroprozessor­ instruktionen hinunter kreuzcompiliert. Jede Fuzzy-Regel­ menge wird in die Fuzzy Logik Vorrichtung als eine Menge von Tabellen eingebracht, die zuvor in eine Form umgewandelt wurden, die eine effiziente Berechnung während des Betriebs­ ablaufs ermöglichen. Die Fuzzy Logik Steuerungsprozedur wird als Teil der Hauptschleife aufgerufen, welche alle 30 ms ausgeführt wird. Die Fuzzy Logik-Vorrichtung belegt etwa 600 Bytes ROM und verwendet 12 Bytes RAM während der Ausführung. Eine typische Ausführungszeit für eine Fuzzy-Berechnung liegt bei 20 Millisekunden.
Das Verfahren und die Anordnung der vorliegenden Erfindung beinhalten die Kombination eines Feuchtesensors und einer Informationsverarbeitung, die für die Nutzung durch die Steuerungsvorrichtung 40 geeignet ist. Die Feuchteinformati­ on aus dem Sensor ermöglicht in Kombination mit den bereits für die Steuerungsanordnung 40 verfügbaren Informationen (Fahrgastraumtemperatur, Umgebungstemperatur, Gebläsedreh­ zahl, usw.) die Berechnung eines Wahrscheinlichkeitsgrades eines Beschlagens der Windschutzscheibe bzw. der Fenster.
Fig. 3 stellt einen Grenzwert beginnender Beschlagung für eine spezielle Umgebungstemperatur 30°F (-1,11°C) als Funk­ tion der Fahrgastraumtemperatur und Fahrgastraumfeuchte dar. Leere Kreise zeigen eine Beschlagung bei Zuständen im ungün­ stigsten Falle und ausgefüllte Kreise keine Beschlagung an. Unterhalb des Grenzwertes ist eine Windschutzscheiben- oder Fensterbeschlagung unwahrscheinlich; gerade über der Grenz­ wertlinie (der dick ausgezogenen Linie) tritt ein Beschlagen bei Zuständen des ungünstigsten Falles auf (z. B. wenn keine Luftbewegung vorliegt), über dem Grenzwert kommt es zum Beschlagen, mit Ausnahme der Abschnitte der Windschutz­ scheibe, in denen die Luftbewegung groß ist.
Fig. 4 stellt eine Anzahl solcher Grenzwerte für verschie­ dene Umgebungstemperaturen dar. Fig. 8 ist eine graphische 3-D-Darstellung, welche darstellt, wo ein Beschlagen unter Verwendung der Eingangsgrößen Fahrgastraumtemperatur, Feuch­ te und Umgebungstemperatur wahrscheinlich ist. In Fig. 8 stellt alles innerhalb des dargestellten Volumens einen hohen Beschlagungswahrscheinlichkeitsgrad dar.
Bei gegebener Verfügbarkeit der Feuchteinformation kann die Kennfeldabbildung des Grenzwertes durch verschiedene Rechen­ verfahren ausgeführt werden. Die Fuzzy Logik ist ein solches Verfahren. Fig. 5 stellt die Fuzzy Kennfeldabbildung des Beschlagens oder einer Beschlagungswahrscheinlichkeit unter Verwendung der Eingangsgrößen Fahrgastraumtemperatur und Fahrgastraumfeuchte bei einer konstanten Umgebungstemperatur von 40°F (4,44°C) dar.
Der Grenzwert beginnender Beschlagung ist als Funktion der relevanten Variablen definiert:
BD_HUM = f(INCAR, AMB),
wobei BD_HUM der Beschlagungsgrenzwert der Feuchte, INCAR die Fahrgastraumtemperatur und AMB die Umgebungstemperatur darstellt. Eine einfache derartige Funktion wäre beispiels­ weise wie folgt:
Die Differenz zwischen der gemessenen Fahrgastraumfeuchte und der Feuchte beginnender Beschlagung wird als Eingangsva­ riable für die Fuzzy Kennfeldabbildung verwendet:
BD_Diff = HUMIDITY - BD_HUM,
wobei BD_Diff die Differenzfeuchte, HUMIDITY die im Fahr­ gastraum gemessene Feuchte und BD_HUM den Beschlagungs­ grenzwert der Feuchte darstellt.
Diese Variable kann mit einer einfachen Menge von Regelzuge­ hörigkeitsfunktionen verwendet werden, um die Schärfe des Grenzwertes in Fig. 5 wie folgt und gemäß graphischer Dar­ stellung in den Fig. 6a und 6b zu definieren:
Regel 1 = WENN die Feuchte Hum - Differenz feuchte BD_Hum HOCH ist, DANN ist die Beschlagungswahrscheinlichkeit Fog_Prob HOCH;
Regel 2 = WENN die Feuchte Hum - Differenz feuchte BD_Hum NIEDRIG ist, DANN ist die Beschlagungswahrscheinlichkeit Fog_Prob NIEDRIG.
Bei gegebener Fähigkeit, beginnende Beschlagungszustände zu erkennen, ist es zweckmäßig, eine Strategie zur Vermeidung dieser Zustände festzulegen. Ein Versuch könnte darin beste­ hen, in die Strategie Instruktion einzubringen, so daß nie­ mals Beschlagungszustände auftreten können. Ein Versuch einer Beschlagungsvermeidung um jeden Preis weist einige Nachteile auf. Erstens würde eine Strategie, um sicherzu­ stellen, daß niemals Beschlagungszustände auftreten, unver­ meidbar hinsichtlich anderer wichtiger Gesichtspunkte, wie Komfort und Ökonomie, nachteilig sein. Demzufolge werden die Maßnahmen gegen Beschlagen bevorzugt nur unter den ein­ geschränkten Bedingungen implementiert, bei denen ein Be­ schlagen möglicherweise auftreten kann. Zweitens ist die vollständige Sicherstellung einer Steuerung in jeglicher Situation, der ein Klimasteuerungssystem eines Kraftfahrzeu­ ges ausgesetzt sein kann, nicht möglich, da sich zu viele Variable einer Steuerung entziehen. Es kann nicht immer vorherbestimmt werden, unter welchen Umständen Beschla­ gungszustände auftreten.
Die Strategie zur Beschlagungsverhinderung ist eine voll­ ständige Standard Fuzzy Strategie unter Hinzufügung nachste­ hender Regeln:
WENN die Feuchte HOCH ist, DANN ist Recirc NIEDRIG
WENN die Feuchte HOCH ist, DANN ist Blower MITTEL
WENN Fog_Prob HOCH ist, DANN ist Recirc NULL
WENN Fog_Prob HOCH ist, DANN ist Blower HOCH
WENN Fog_Prob HOCH ist, DANN ist Target HOCH
WENN Fog_Prob HOCH ist, DANN ist der Modus DEFROST
WENN Fog_Prob MITTEL ist, UND Incar WARM ist, DANN ist der Modus PNL/DEF
WENN Fog_Prob MITTEL ist, UND Incar KÜHL ist, DANN ist der Modus FLR/DEF
wobei Feuchte die gemessene relative Feuchte, Fog_prob das Wahrscheinlichkeitsmaß der Windschutzscheibenbeschlagung, Recirc die Umluftklappenstellung, Blower die Gebläsedrehzahl ist, Mode der Luftführungsmodus, und Target das Ergebnis einer Einstellung der Sollpunkttemperatur, PNL/DEF Warmluft­ austritt im Armaturenbrett und FLR/DEF Warmluftaustritt im Fußraum ist. Fig. 7 stellt eine Kennfeldabbildung der Modi einer Strategie gegen Beschlagen dar. Fig. 9 stellt eine Kennfeldabbildung einer Gebläseversorgungsspannung für die Strategie gegen Beschlagen dar.

Claims (11)

1. Verfahren zum automatischen Steuern eines Heizungs-, Be­ lüftungs- und Klimatisierungssystems (HVAC-Systems) ei­ nes Fahrzeugs, welches einen Luftstrom in einen Fahr­ gastraum des Fahrzeuges einströmen läßt, um ein Beschla­ gen der Windschutzscheibe des Fahrgastraums zu verhin­ dern, wobei das System ein Gebläse mit variabler Dreh­ zahl, eine Einrichtung zum Verändern der Temperatur, Ka­ näle, Stellglieder mit verschiedenen Steuerstellungen zum Steuern der Luftstromrichtung und des Verhältnisses von Frischluft zu Umluft, einen Feuchtesensor zum Erfas­ sen der relativen Luftfeuchte in dem Fahrgastraum, Tem­ peratursensoren zum Erfassen der Temperatur in dem Fahr­ gastraum und der Umgebungstemperatur und einer einstell­ baren Solltemperatur enthält, und das Verfahren die Schritte aufweist:
Ermitteln eines Beschlagungszustands-Grenzwertes auf der Basis der Temperatur in dem Fahrgastraum und der Um­ gebungstemperatur;
Ermitteln einer Differenz zwischen der relativen Feuchte und dem Beschlagungszustands-Grenzwert;
Ermitteln einer Beschlagungswahrscheinlichkeit auf der Basis der Differenz;
Definieren von Zugehörigkeitsfunktionen und Fuzzy- Regeln zwischen der Beschlagungswahrscheinlichkeit und der Drehzahl des Gebläses und zwischen der Beschlagungs­ wahrscheinlichkeit und den Steuerstellungen einer ersten Gruppe von Stellgliedern; und
Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern der Stellun­ gen der ersten Stellgliedergruppe und der Gebläsedreh­ zahl, um das System zu veranlassen, Luft mit einer ge­ wünschten Temperatur und Strömungsmenge in den Fahr­ gastraum auf der Basis der Beschlagungswahrscheinlich­ keit, der Zugehörigkeitsfunktionen und der Fuzzy-Regeln einströmen zu lassen, um ein Beschlagen der Windschutz­ scheibe zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt der Definition von Zugehörigkeits­ funktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der relativen Feuchte und den Steuerstellungen der Stellglieder auf­ weist, und wobei der Schritt der Erzeugung ebenfalls auf der relativen Feuchte basiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß es den Schritt der Definition von Zugehörig­ keitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der relativen Feuchte und der Drehzahl des Gebläses aufweist, und wo­ bei der Schritt der Erzeugung ebenfalls auf der relati­ ven Feuchte basiert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es den Schritt der Definition von Zu­ gehörigkeitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der Be­ schlagungswahrscheinlichkeit und einer einstellbaren Solltemperatur aufweist, wobei die Lufttemperatur ge­ steuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es den Schritt der Definition von Zu­ gehörigkeitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der Temperatur im Fahrgastraum und den Steuerstellungen der Stellglieder aufweist, und wobei der Schritt der Erzeu­ gung ebenfalls auf der Temperatur im Fahrgastraum ba­ siert.
6. Vorrichtung zum automatischen Steuern eines Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystems (HVAC-Systems) eines Fahrzeugs, welches einen Luftstrom in einen Fahr­ gastraum des Fahrzeuges einströmen läßt, um ein Be­ schlagen der Windschutzscheibe des Fahrgastraums zu ver­ hindern, wobei das HVAC-System ein Gebläse mit variabler Drehzahl, eine Einrichtung zum Verändern der Temperatur, Kanäle, Stellglieder mit verschiedenen Steuerstellungen zum Steuern der Luftstromrichtung und des Verhältnisses von Frischluft zu Umluft, einen Feuchtesensor zum Erfas­ sen der relativen Luftfeuchte im Fahrgastraum, Tem­ peratursensoren zum Erfassen der Temperatur im Fahr­ gastraum und der Umgebungstemperatur und einer einstell­ baren Solltemperatur enthält, wobei die Vorrichtung auf­ weist:
eine Einrichtung zum Ermitteln eines Beschlagungs­ zustands-Grenzwertes auf der Basis der Temperatur im Fahrgastraum und der Umgebungstemperatur;
eine Einrichtung zum Ermitteln einer Differenz zwi­ schen der relativen Feuchte und dem Beschlagungszu­ stands-Grenzwert;
eine Einrichtung zum Ermitteln einer Beschlagungs­ wahrscheinlichkeit auf der Basis der Differenz;
eine Einrichtung zum Definieren von Zugehörigkeits­ funktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der Beschlagungs­ wahrscheinlichkeit und der Drehzahl des Gebläses und zwischen der Beschlagungswahrscheinlichkeit und den Steuerstellungen einer ersten Gruppe von Stellgliedern; und
eine Einrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern der Stellungen der ersten Stellgliedergruppe und der Gebläsedrehzahl, um die HVAC-Anordnung zu veranlas­ sen, Luft mit einer gewünschten Temperatur und Strö­ mungsmenge in den Fahrgastraum auf der Basis der Be­ schlagungswahrscheinlichkeit, der Zugehörigkeitsfunktio­ nen und der Fuzzy-Regeln einströmen zu lassen, um ein Beschlagen der Windschutzscheibe zu verhindern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Definieren von Zugehörig­ keitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der Temperatur im Fahrgastraum und den Steuerstellungen der Stell­ glieder aufweist, und wobei die Einrichtung zum Erzeugen die Steuersignale ebenfalls auf der Basis der Temperatur im Fahrgastraum erzeugt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sie eine Einrichtung zum Definieren von Zugehö­ rigkeitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der relati­ ven Feuchte und den Steuerstellungen der Stellglieder aufweist, wobei die Einrichtung zum Erzeugen die Steuer­ signale ebenfalls auf der Basis der relativen Feuchte erzeugt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Definieren von Zugehörigkeitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der Beschlagungswahrscheinlichkeit und einer einstellba­ ren Solltemperatur aufweist, wobei die Lufttemperatur gesteuert wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Definieren von Zugehörigkeitsfunktionen und Fuzzy-Regeln zwischen der relativen Feuchte und der Drehzahl des Gebläses auf­ weist, wobei die Einrichtung zum Erzeugen die Steuersi­ gnale ebenfalls auf der Basis relativen Feuchte erzeugt.
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