DE19642690C1 - Verfahren zur Fahrzeuginnenraum-Temperaturregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelying der Temperatur eines Fahrzeuginnenraumes, bei dem eine Reglereinheit ein Stellsignal für eine Stelleinheit in Abhängigkeit vom Aus­ gangssignal eines Innenraumtemperatursensors erzeugt.

Derartige Verfahren sind als Betriebsverfahren von Heizungs- und/oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen üblich. In der Patent­ schrift DE 43 32 846 C1 wird ein Verfahren zur Regelung oder Steuerung der Temperatur eines Fahrzeuginnenraums beschrieben, bei dem unter anderem die Möglichkeit besteht, von einem Innen­ raumtemperaturregelbetrieb auf einen Ausströmtemperaturregel­ betrieb umzuschalten, wenn eine Fahrzeugkarosserieöffnung, ins­ besondere ein öffnungsfähiges Fahrzeugdach, geöffnet wird, was über das Signal eines entsprechenden Karosserieöffnungsstel­ lungs-Erkennungsschalters erkannt wird. Während der Innenraum­ temperaturregelbetrieb dem eingangs genannten Regelverfahrenstyp entspricht, wird im Ausströmtemperaturregelbetrieb die Ausström­ temperatur eines aus einer Stelleinrichtung ausströmenden, auf den Fahrzeuginnenraum thermisch einwirkenden Mediums in Abhän­ gigkeit von einem benutzerseitig einstellbaren Ausströmtempera­ tur-Sollwert geregelt.

Als Reglereinheiten sind für Regelverfahren der eingangs genann­ ten Art unter anderem PI-Reglereinheiten üblich, wie in der Of­ fenlegungsschrift DE 43 31 142 A1 angegeben.

In der Offenlegungsschrift DE 36 24 171 A1 ist eine Heiz- und/oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge offenbart, deren Betrieb unter anderem von der Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflußt wird.

Speziell besteht dieser Einfluß dort in einer aus der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit vorgenommenen Scheibentemperaturschät­ zung, die ihrerseits dazu verwendet wird, den Anlagenbetrieb so einzustellen, daß eine Taupunktunterschreitung der betreffenden Scheibe verhindert wird.

In unerwünschter Effekt der Regelungsverfahren vom eingangs ge­ nannten Typ ergibt sich, wenn von Fahrzeuginsassen kurzzeitig eine Fahrzeugöffnung, insbesondere eine Fahrzeugtür, geöffnet wird, während die Innenraumtemperaturregelung weiterhin aktiv ist, z. B. im Fall eines Kraftfahrzeuges bei stehendem Fahrzeug, aber laufendem Motor. In solchen Situationen kann die Regelung aus dem Gleichgewicht kommen. Beispielsweise sinkt bei kühleren Außentemperaturen als der gewählte Innenraumtemperatur-Sollwert und geöffneten Fahrzeugtüren die Temperatur am Innenraumtempera­ tursensor durch den Einfluß der direkt einströmenden Außenluft ab, ohne daß durch gesteigertes Heizen eine wesentliche Tempera­ turänderung am Innenraumtemperatursensor eintritt. Im ungünstig­ sten Fall stellt die Anlage ihre maximale Heizleistung ein, was bei nachfolgendem Schließen der Fahrzeugtüren und anschließender Weiterfahrt zu einem starken anfänglichen Überheizen des Fahr­ zeuginnenraumes führt. Es besteht daher der Bedarf, diesen uner­ wünschten Effekt der Fahrzeuginnenraumtemperaturregelung zu eli­ minieren.

Der Erfindung liegt daher als technisches Problem die Bereit­ stellung eines Regelungsverfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, das Fehlregelungen aufgrund geöffneter Karosserieöff­ nungen bei stehendem Fahrzeug verhindert.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Regelung der Fahrzeuginnenraumtemperatur mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Verfahren wird während Zeiträumen, in denen das Fahrzeug steht und wenigstens eine zu­ sätzlich vorgegebene Regelungsanhaltebedingung vorliegt, die Re­ gelung angehalten, indem das Stellsignal der Reglereinheit kon­ stant auf seinem vor dem jeweiligen Anhaltezeitraum zuletzt vor­ liegenden Signalwert gehalten wird. Die zusätzlich vorgegebene Regelungsanhaltebedingung gewährleistet, daß die Regelung nicht immer schon dann angehalten wird, wenn das Fahrzeug zum Stehen kommt, sondern erst dann, wenn dafür Bedarf besteht, beispiels­ weise wegen einer geöffneten Fahrzeugtür.

Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Verfahren ist eine zusätzliche Regelungsanhaltebedingung durch eine ODER-Verknüpf­ ung zweier Bedingungen vorgegeben, die sich darauf beziehen, ob in der laufenden Regelbetriebsphase die Innenraumtemperatur sinkt und ihre Abweichung vom vorgegebenen Sollwert einen vorge­ gebenen Schwellwert erreicht hat oder die laufende Regelbe­ triebsphase seit einer vorgegebenen Mindestbetriebsdauer andau­ ert. Dies stellt indirekte Kriterien für Situationen dar, in de­ nen ein Anhalten der Regelung wegen möglicherweise geöffneter Fahrzeugtüren zweckmäßig ist, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug im laufenden Fahrbetrieb zum Stehen gebracht wird und ein Fahrzeuginsasse kurz das Fahrzeug verläßt und dabei die Fahrzeugtür offen läßt. Diese Verfahrensvariante kommt folglich ohne Türkontaktschalter aus.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Verfahren besteht ei­ ne zusätzlich vorgegebene Regelungsanhaltebedingung darin, daß ein Signal eines vorhandenen Türkontaktschalters signalisiert, daß wenigstens eine der Fahrzeugtüren geöffnet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Regelung der Temperatur eines Fahrzeuginnenraumes.

Das in der Figur nur in seinen hier wesentlichen Ablaufschritten veranschaulichte Verfahren dient zur Regelung der Temperatur eines Fahrzeuginnenraumes mittels einer üblichen Heizungs- und/oder Klimaanlage, die einen Innenraumtemperaturregelkreis beinhaltet. Der Innenraumtemperaturregelkreis beinhaltet unter anderem einen beispielsweise in einer Bedieneinheit eines Schie­ bedaches integriert untergebrachten Innenraumtemperatursensor, eine Stelleinheit, mit der Außenluft geeignet temperiert und in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird, und eine PI-Reglereinheit, die ein Stellsignal für die Stelleinheit in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Innenraumtemperatursensors erzeugt, und zwar kombiniert mit einer Proportional- und einer Integralregelungs­ komponente. Der Integralanteil verhindert dabei das Auftreten einer bleibenden Regelabweichung, er erfordert allerdings bei dynamischen Systemen, wie der Fahrzeuginnenraumtemperaturrege­ lung, ein geeignetes Abstimmen des Regelungsverhaltens auf den jeweiligen Anwendungsfall. Bei der Fahrzeuginnenraumtemperatur­ regelung arbeitet die PI-Regelung sehr vorteilhaft, solange die Fahrzeugkabine geschlossen ist. Wenn diese geöffnet wird, z. B. durch Öffnen einer Fahrzeugtür, so kann der Fall eintreten, daß der Innenraumtemperatursensor merklich von der direkt einströ­ menden Außenluft beeinflußt wird. Bei kühleren Außentemperaturen als der gewählte Innenraumtemperatur-Sollwert geht die Anlage dadurch in einen stärkeren Heizbetrieb über, was bei anschlie­ ßender Weiterfahrt zu einem unerwünscht starken Überheizen des Fahrzeuginnenraumes führen kann.

Dieser unerwünschte Effekt wird durch das vorliegende Verfahren verhindert, das zu diesem Zweck wie folgt zyklisch abläuft. Nach einem Startschritt 1 erfolgt ein Abfrageschritt 2, in dem fest­ gestellt wird, ob das Fahrzeug steht, d. h. ob die Fahrzeugge­ schwindigkeit v gleich null ist. Solange dies nicht zutrifft, d. h. sich das Fahrzeug im fahrenden Betrieb befindet, wird die Fahrzeuginnenraumtemperatur mittels der normalen, herkömmlichen PI-Regelung eingeregelt (Schritt 3), in welcher von der PI-Reglereinheit ein Stellsignal erzeugt wird, das mit einem Pro­ portional- und einem Integralanteil von der jeweils vorhandenen Regelabweichung abhängig ist und mit dem versucht wird, die Re­ gelabweichung auf null zu halten. Ein jeweiliger Verfahrens­ zyklus endet dann mit einem anschließenden Stoppschritt 4, auf den hin bei weiterhin aktivierter Heizungs- und/oder Klimaanla­ ge, d. h. bei weiterhin laufendem Fahrzeugmotor oder weiterhin eingeschalteter Zündung, ein neuer Verfahrenszyklus eingeleitet wird.

Wenn im Geschwindigkeitsabfrageschritt 2 festgestellt wird, daß das Fahrzeug steht, wird in einem anschließenden Abfrageschritt 5 abgefragt, ob der vom Innenraumtemperatursensor gemessene In­ nenraumtemperatur-Istwert T_ist im laufenden Regelungsbetrieb ab­ sinkt und dabei seine Abweichung dT = T_ist-T_soll vom vorgegebenen Innenraumtemperatur-Sollwert T_soll einen je nach Anwendungsfall geeignet positiv oder negativ vorgegebenen Schwellwert dT_s er­ reicht hat. Je nach Wahl dieses Schwellwertes dT_s kann dieses Kriterium z. B. voraussetzen, daß im laufenden Regelungsbetrieb bereits einmal das Regelgleichgewicht vorgelegen hat. Ist diese Bedingung erfüllt, wird bzw. bleibt die PI-Regelung angehalten (Schritt 6), indem das von der Reglereinheit erzeugte Stellsi­ gnal während dieses Anhaltezeitraums konstant auf demjenigen Wert gehalten wird, der bei Beginn des Anhaltezeitraums, d. h. am Ende der vorangegangenen Phase mit freier PI-Regelung, vorgele­ gen hat. Das Verfahren geht dann wieder bei weiter angehaltener PI-Regelung zum Stoppschritt 4 über, von dem aus ein neuer Ver­ fahrenszyklus gestartet wird.

Wenn im obigen Innenraumtemperatur-Abfrageschritt 5 festgestellt wurde, daß im laufenden Regelungsbetrieb noch kein Regelgleich­ gewicht erreicht worden war, wird in einem darauffolgenden Ab­ frageschritt 7 abgefragt, ob die Zeitdauer FB seit Beginn des laufenden Fahrbetriebs und damit auch des laufenden Regelbe­ triebs, d. h. seit dem Starten des Motors oder seit dem Anschal­ ten der Zündung, größer oder gleich einer vorgegebenen Mindest­ betriebsdauer FB_min von beispielsweise 10 Minuten ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Innenraumtemperatur anschließend mit­ tels der freien PI-Regelung (Schritt 3) eingeregelt, wie sie für den Fahrzeugbetrieb mit nicht stehendem Fahrzeug erfolgt. Wird hingegen festgestellt, daß das Fahrzeug schon seit der vorgege­ benen Mindestdauer FB_min oder länger in Betrieb ist, erfolgt die Innenraumtemperatureinstellung mit angehaltenem Stellsignal (Schritt 6), wie oben beschrieben.

Die beiden Abfrageschritte 5, 7 hinsichtlich erreichtem Regel­ gleichgewicht bzw. Zeitdauer seit Aktivierungsbeginn des Fahr­ zeugbetriebs und damit auch der Innenraumtemperaturregelung stellen ein indirektes Kriterium für das Vorliegen einer Situa­ tion dar, in welcher das vorgenommene Anhalten der PI-Regelung zweckmäßig erscheint. Denn letzteres ist der Fall, wenn das Fahrzeug nach vorherigem Motorstart und gleichzeitiger Aktivie­ rung der Innenraumtemperaturregelung im Stillstand verharrt oder zum Stehen kommt und dabei das Innenraumtemperatur-Regelgleich­ gewicht bereits erreicht wurde und/oder der aktive Fahrzeugbe­ trieb bereits seit mindestens der vorgegebenen Mindestdauer FB_min vorliegt. In diesem Fall bewirkt dann das Anhalten der PI-Regelung, d. h. das Konstanthalten des von der PI-Reglereinheit abgegebenen Stellsignals, daß die Innenraumtemperaturregelung nicht durch einen zu starken Einfluß von direkt zum Innenraum­ temperatursensor strömender Außenluft in einen ungünstigen Be­ triebszustand gerät, wenn in dieser Situation die Fahrzeugkabine geöffnet wird, z. B. durch Öffnen von Fahrzeugtüren, eines öff­ nungsfähigen Fahrzeugdaches oder einer mit dem Fahrzeuginnenraum in Verbindung stehenden Heckklappe. Vielmehr wird für solche Zeiträume, während denen die Fahrzeugkabine geöffnet sein kann, das Stellsignal auf demjenigen Wert festgehalten, den die freie PI-Regelung zuvor für die geschlossene Fahrzeugkabine generiert hatte, d. h. zu einem Zeitpunkt ohne direkten Außenlufteinfluß auf den Innenraumtemperatursensor.

Das Anhalten der PI-Regelung bewirkt insbesondere, daß beim kurzzeitigen Öffnen von Fahrzeugtüren, wenn das Fahrzeug mit laufendem Motor steht, im Fall von gegenüber dem Innenraumtempe­ ratur-Sollwert geringeren Außentemperaturen die PI-Regelung nicht in einen unerwünscht starken Heizbetrieb gerät, sondern ihre zuvor vorliegende Innenraumtemperaturbeeinflussung während des jeweiligen Anhaltezeitraums beibehält. Bei nachfolgendem Schließen der Fahrzeugtüren und anschließender Weiterfahrt tritt dann kein übermäßig hoher Heizbetrieb auf. Vielmehr wird die In­ nenraumtemperatur von der dann wieder freien PI-Regelung ausge­ hend vom zuletzt vor dem Anhaltezeitraum vorliegenden Stellsi­ gnal weitergeregelt. Es versteht sich, daß hierfür zweckmäßiger­ weise ein geeigneter stetiger Übergang des PI-Regelungsverhal­ tens erfolgt, der auf die gegenüber dem Beginn des Anhaltezeit­ punkts geänderten Eingangsparameter, wie Istwert und Sollwert wer Innenraumtemperatur, Außentemperatur etc., abgestimmt ist, wie dies dem Fachmann geläufig ist.

Wenn das Fahrzeug über einen entsprechenden Karosserieöffnungs­ stellungs-Erkennungsschalter, z. B. einen Türkontaktschalter, verfügt, dessen Schaltzustand dem Innenraumtemperaturregelkreis z. B. über einen Datenbus zur Verfügung steht, können die beiden hinsichtlich des Anhaltens der PI-Regelung ODER-verknüpften Ab­ frageschritte 5, 7 bezüglich erreichtem Regelgleichgewicht und Mindestbetriebsdauer durch einen einzigen Abfrageschritt ersetzt werden, in welchem anhand des Signals des Karosserieöffnungs­ stellungs-Erkennungsschalters festgestellt wird, ob das betref­ fende, öffnungsfähige Karosserieelement, z. B. eine Fahrzeugtür, geöffnet ist oder nicht, wobei wiederum das Vorliegen eines ste­ henden Fahrzeugs vorausgesetzt ist. Solange über das betreffende Schaltersignal festgestellt wird, daß das betreffende öffnungs­ fähige Karosserieelement geöffnet ist, wird die PI-Regelung an­ gehalten, ansonsten wird zur freien PI-Regelung übergegangen. Alternativ dazu kann diese Öffnungsinformation auch UND-ver­ knüpft zu den übrigen Kriterien für das Anhalten der PI-Regelung hinzugefügt werden.

Insgesamt zeigt das oben beschriebene Beispiel, daß mit dem er­ findungsgemäßen Verfahren zum einen im Betrieb mit nicht stehen­ dem Fahrzeug eine übliche Innenraumklimatisierung erreicht und zum anderen in Situation mit stehendem Fahrzeug und geöffneter Fahrzeugkabine ein Weglaufen der Innenraumtemperaturregelung in ungünstige Betriebspunkte aufgrund direkter Außenlufteinflüsse auf den Innenraumtemperatursensor verhindert wird. Es versteht sich, daß das Verfahren auch für andere Regelungstypen als die beschriebene PI-Regelung verwendbar ist.

Claims (4)

1. Verfahren zur Regelung der Temperatur eines Fahrzeuginnen­ raumes, bei dem

• - eine Reglereinheit ein Stellsignal für eine Stelleinheit in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Innenraumtemperatursen­ sors erzeugt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Stellsignal der Reglereinheit während Anhaltezeiträumen, in denen das Fahrzeug steht und wenigstens eine zusätzlich vorgegebene Regelungsanhaltebedingung vorliegt, konstant auf seinem vor dem jeweiligen Anhaltezeitraum zuletzt vorliegenden Signalwert gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzlich vorgegebene Regelungsanhaltebedingung aus einer ODER-Verknüpfung der beiden Bedingungen besteht, daß in der lau­ fenden Regelbetriebsphase die Innenraumtemperatur (T_ist) sinkt und ihre Abweichung (dT= T_ist-T_soll) vom vorgegebenen Sollwert (T_soll) einen vorgegebenen Schwellwert (dT_s) erreicht hat oder die laufende Regelbetriebsphase wenigstens seit einer vorgegebenen Mindestbetriebsdauer (FB_min) andauert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzlich vorgegebene Regelungsanhaltebedingung darin be­ steht, daß ein Türkontaktschaltersignal signalisiert, daß wenig­ stens eine der Fahrzeugtüren geöffnet ist.