DE3207261C2 - Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage - Google Patents

Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage

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Abstract

Bei dem beschriebenen Klimatisierungssteuerverfahren wird bei Auftreten einer Funktionsstörung bei zumindest einem der für die Klimatisierung erforderlichen Meßfühler oder Schaltkreise eine aus mehreren Ausfallsicherheits-Rechenformeln zum Einstellen einer geforderten Zuluft-Temperatur für eine Aufrechterhaltung der Klimatisierung herangezogen. Diese Ausfallsicherheits-Rechenformeln sind derart dargestellt, daß eine Mehrzahl gewünschter Zulufttemperatur-Berechnungen in Abhängigkeit der korrekten oder nicht korrekten Funktionsweise der Meßfühler durchführbar ist, wobei jeweils eine der Rechenformeln entsprechend dem Betriebszustand des oder der Meßfühler verwendet wird. Dies ermöglicht eine Steuerung der Klimaanlage innerhalb eines Sicherheitsbereichs auch bei Auftreten einer Funktionsstörung bei einem oder mehreren der Meßfühler.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Seit kurzem werden Versuche unternommen, eine in einem Kraftfahrzeug angebrachte automatisierte KIimaanlage zu entwickeln, die mit einer Kombination aus einer Mehrzahl von innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs angebrachten Meßfühlers und elektronischen Schaltungen arbeitet. Mit einer derartigen Anordnung
so läßt sich die Häufigkeit der vom Fahrer durchzuführenden Betätigungen verringern, won.it Verbcsserungen hinsichtlich der Sicherheit und des Komforts erzielbar sind.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist bekannt (EP-A-O 007 775). Dabei beruht die Steuerung grundsätzlich auf der Ausführung eines Rechenformeln anwendenden Steurprogramms in Abhängigkeit von von verschiedenen Meßfühlern ermittelten Daten (Raumtemperatur, Umgebungstemperatur. Verdampferauslaßtemperatur. Wassertemperatur, Sonnenstrahlungswert bzw. -intensität und dergleichen), um die Stelleinrichtungen einzustellen. Wenn dabei allerdings beispielsweise der Raumtemperatur-Meßfühler oder der Umgebungstemperatur-Meßfühler nicht korrekt arbeitet oder wenn ein Kontakt fehlerhaft ist oder eine der Schaltungen eine Leitungsunterbrechung aufweist, so wird der geforderte Wert, d. h. der Sollwert, der Temperatur der von der Klimaanlage abgegebenen Luft ungewöhnlich hoch oder ungewöhnlich niedrig, so daß die gewünschte normale Steuerung der Klimaanlage nicht mehr erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzubilden, daß die Klimaanlage auch bei fehlerhaften Mcßfühlersignalen innerhalb eines noch tolericrbarcn Sichcrheitsbcrciehs betrieben wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind crfindungsgcmüB mehrere Ausfallsicherheits-Rcehcnformcl vorgesehen, die
bo bei Auftreten einer Funktionsstörung des Raunitcmporatur-Meßfühlcrs, des Umgebungstemperatur-Mcßfühlers und dergleichen verwendet werden. Andnrs ausgedrückt heißt dies, daß mehrere Formeln mm Berechnen der gewünschten Temperatur der von der Klimaanlage abgegebenen Luft vorgegeben sind, die Normalzustände und Funktionsstörungs/.usländc der Meßfühler berücksichtigen, so daß den jeweiligen Uetriebs/usiändeii der
Meßfühler entsprechende geeignete Berechnungsformeln verwendet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 in Blockschaltbilddarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß betreibbaren Steuereinrichtung, F i g. 2 einen Programmablaufplan und
F i g. 3 in graphischer Darstellung die Regulierklappenöffnungsgrad-Kennlinie in Abhängigkeit von der gefordenen Zulufttemperatur.
F i g. 1 zeigt in Blockschaltbilddarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung, bei der die Erfindung anwendbar ist
E;ne Zentraleinheit 1 (CPU) ist mit einem Festwertspeicher 2 (ROM) und einem Direktzugriffsspeicher 3 (RAM) für die Speicherung verbunden. Im Festwertspeicher 2 sind ein Steuerprogramm zum Steuern von zu steuernden Stelleinrichtungen 4 und ein Überwachungsprogramm gespeichert, während der Direktzugriffsspeicher 3 von verschiedenen Meßfühlern zugeführte Daten speichert Die zu steuernden Stelleinrichtungen 4 umfassen z. B. ein Zulufteffnungs-Umschaltventil, ein Raunv/Umgebungsluft-Umschaltventil, ein Regulierklappenventil, ein Wasserventil, ein Heizeinrichtungsrelais und/oder ein Relais für eine Magnetkupplung. Die Zentraleinheit 1 ist weiterhin mit einer Steuertafel 6 verbunden, über die ein Fahrer ein Befehlssignal zur Auswahl einer der Klimatisierungs-Betriebsarten eingeben kann und über die verschiedene Betriebszustände angezeigt werden.
Mittels eines Multiplexers 8 (MP) wird einer aus einer Mehrzahl von Meßfühlern 7i bis 7_. ausgewählt und dessen Ausgangssijjnal durch einen Analog-Digital-Wandler 9 in ein digitales Signal umgewandelt, i'as daraufhin über eine Eingabe-yAusgabeschaltung 10 in die Zentraleinheit 1 eingegeben und anschließend im Direktzugriffsspeicher 3 gespeichert wird. In Fig. τ stellen der Meßfühler 7\ den Raumtemperatur-Meßfühler, der Meßfühler Ti den Umgebungstemperatur-Meßfühler, der Meßfühler 73 den Verdampferauslaßtemperatur-Meßfühler, der Meßfühler 74 den Wassertemperatur-Meßfühler und Jsr Meßfühler 75 den Sonnenstrahlungs-Meßfühler dar. Sind die Werte der Ausgangssignale der Meßfühler 7, bis 7„ unterschiedlich, so ist es erforderlich, Verstärkungsanpassungsschaltungen zum Vergleichmäßigen der Ausgangswerte der jeweiligen Meßfühler an der Multiplexer-Eingangsseite vorzusehen. Die Steuerung der Zulufttemperatur der Klimaanlage wird bei Luftheizung durch Steuerung des Öffnungsgrads einer Regulierklappe und eines Wasserventils und bei Luftkühlung durch Steuerung des Öffnungsgrads der Regulierklappe und des Antriebs eines Kompressors bewirkt. Die Berechnung der erforderlichen Zulufttemperatur wird in diesem Fall von der Zentraleinheit 1 entsprechend der nachstehenden Gleichung berechnet:
TJO = KSc, x Tsc,-K,m χ Tam-Kr χ Tr-K51 χ ST+ C (!)
wobei Kx,, Kam, Kr, K5, und C Konstanten darstellen, während T1,,, die eingestellte Temperatur, T3n, die Umgebungstemperatur, Tr die Raumtemperatur und STden Wert der Sonnenstrahlung bezeichnen.
Hierbei kann Tx, über die Steuertafel 6 manuell auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Wie aus Gleichung (1) ersichtlich, ist die geforderte Zulufttemperatur Ta0, d.h. deren Sollwert, mit Ausnahme der Konstanten und der eingestellten Temperatur Tsc, sowohl dt-ch die Umgebungstemperatur Tam als auch durch die Raumtemperatur Tr und durch den Sonnenstrahlungswert beeinflußt. Demzufolge sollten diese drei vorstehend beschriebenen Meßfühler im Hinblick auf Gegenmaßnahmen bei Meßfühler-Funktionsstörungen in Betracht gezogen werden. Zusätzlich hierzu ist, sofern notwendig, bei Luftheizung auch die Wassertemperatur Tn und bei Luftkühlung die Verdampferauslaßtemperatur Te zu berücksichtigen. Zur Bestimmung einer Meßfühler-Funktionsstörung wird ein Aix;gangssignal der Eingabe-/Ausgabeschaltung 10 mit einem zuvor im Festwertspeicher 2 oder im Direktzugriffsspeicher 3 gespeicnerten Bezugswert verglichen und hieraus das Vorliegen einer Funktionsstörung ermittelt, wenn ein von diesem Referenzwert zu stark abweichendes Meßfühler-Ausgangssignal zugeführt wird. Die Bestimmung desjenigen Meßfühlers aus der Mehrzahl von Meßfühlern, dessen Ausgangssignal gerade- aufgenommen wird, erfolgt dadurch, daß von der Zentraleinheit 1 ein Auswahlbefehlssignal 5s zum Auswählen eines entsprechenden Meßfühlers an den Multiplexer 8 abgegeben wird oder dadurch, daß von/ Multiplexers ein Identifikationssignal abgegeben wird.
Unter Bezugnahme auf den in F i g. 2 dargestellten Programmablaufplan soli nachstehend der Ablauf der Berechnung der geforderten Zulufttemperatur T„ü in Abhängigkeit von den Arten und Kombinationen der Meßfühler bei unterschiedlichen Fehlfunktionsfällen detailliert beschrieben werden.
(1) Zuerst wird in einem Schritt 19 ermittelt, ob sich die eingestellte Temperatur Tx, innerhalb eines normalen Bereichs befindet, wobei die eingestellte Temperatur verwendet wird, sofern sie sich im Normalbereich befindet, während sie in einem Schritt 20 auf einen Wert von 25°C festgelegt wird, wenn sie sich außerhalb des Normalbereichs befindet. Danach läuft das Verfahren bzw. Programm zu einem Schritt 21 weiter.
(2) Funktioniert der Umgebungstemperatur-Meßfühler 72 korrekt, nicht aber der Raumlufttemperatur» bzw. Raumtemperatur-Meßfühler 7|, so schreitet das Programm vom Schritt 21 zu einem Schritt 27 weiter, wie in I"ig. 2 gezeigt, wobei die geforderte Zulufuempcratur Tj,, nach der folgenden Gleichung (2) in einem Schritt 23 berechnet wird:
rj0 = C1(T1,,-Γ.,,,) + Tn (2)
wobei Cm eine Konstante bezeichnet.
(D l'unktionieren sowohl der Raumtemperatur-Meßfühler 7, als auch der Umgebungstemperatur-Meßfühler
7? nicht korrekt, so läuft das Programm vom Schritt 21 über den Schritt 22 /u einem Schritt 24 weiter, wobei der in der folgenden Gleichung (3) angeführte Temperaturwert aufrecht erhalten wird:
T„o - 25("C) (J)
Dies bedeutet, daß die geforderte Zulufttemperatur auf den als angenehm empfundenen Wert von 25"C eingestellt wird.
(4) Funktioniert der Raumtemperatur-Meßfühler 7| korrekt, nicht aber der Uingcbungstcmperalur-McBfühlcr Ti, so läuft das Programm vom Schritt 21 zu einem Schritt 25 und von diesem zu einem Schritt 26 weiter. wobei die geforderte Zulufttemperauir nach der folgenden Gleichung (4) berechnet wird:
T10= CJT,rl-Tr) + Γ,,, (4)
wobei Cr eine Konstante bezeichnet.
Damit ist der Steuerablat'f beendet.
Funktionieren jedoch sowohl der Raumtemperatur-Meßfühler 7| als auch der Umgebungstemperatur-Meßfühler 72 korrekt, so wird nachfolgend ermittelt, ob der Sonnenstrahlungs-Meßfühler 7-, korrekt funktioniert oder nicht. Bei korrektem Funktionieren des Sonnenstrahlungs-Meßfühlers 7j wird die erforderliche Zulufttemperatur Tjo in einem Schritt 28 nach der vorstehend bereits aufgeführten Gleichung (1) berechnet.
(5} Funktioniert der Sonnenstrahlungs-Meßfühler 7 5 nicht korrekt, so läuft das Programm über den Schritt 27 zu einem Schritt 29 weiter, vorausgesetzt, daß, sowohl der Raumtemperatur-Meßfühler 7| als auch der Umgebungstemperatur-Meßfühler 7? korrekt funktionieren. Wird im Schritt 27 die Funktion des Sonnenstrahlungs-Meßfühler 7i als nicht korrekt ermittelt, dann wird der Sonnenstrahlungswert S7"im Schritt 29 unabhängig davon, ob das Wetter gut oder schlecht (klar, bewölkt oder regnerisch) ist, auf 0 festgelegt.
Demzufolge wird die geforderte Zulufttemperatur T,,n nach der folgenden, aus der Gleichung (I) durch Nullsetzen des Werts STerhaltenen Gleichung (5) ermittelt:
/jO = *vfc*f X ι \ci—K-am X /am—Kr X //■ "Γ Ο \j)
Diese Berechnung wird in einem Schritt 28 durchgeführt.
Zur Regulierung der tatsächlichen Zulufttemperatur in Abhängigkeit von deren Sollwert Tj „ ist es erforderlich, den Öffnungsgrad einer Regulierklappe SWmittels eines Stellantriebs hierfür zu steuern, deren Kennlinie in F i g. 3 dargestellt ist.
In F i g. 3 bezeichnen Ttodie korrigierte Verdampferauslaßtemperatur und 7W>die korrigierte Wassertemperatur, die durch die folgenden Gleichungen (6) und (7) darstellbar sind:
Twd = (Tw- TED) χ ψ + Ted (6)
und
Ted = Te + 3 (7)
wobei Tivdie Wassertemperatur, ψ·είηε Konstante und Tfdie Verdampferauslaßtemperatur bezeichnen.
In Schritten 30 und 31 werden entsprechende Korrekturen der nach der Ausführung der jeweiligen Schritte 23,24 und 28 erhaltenen Ausgangswerte durchgeführt. Funktionieren sowohl der Wassertemperatur-Meßfühler als auch der Verdampferauslaßtemperatur-Meßfühler 7j korrekt, so werden die nach der Durchführung der Schritte 23,24 und bzw. oder 28 erhaltenen Ausgangswerte unverändert für die Steuerung herangezogen, womit der gesamte SteuTablauf beendet ist Funktioniert jedoch der Wassertemperatur-Meßfühler 74 nicht korrekt, ?
läuft das Programm zu einem Schritt 18 weiter, wobei das Wasserventil geöffnet und die Wassertemperatur Tw als 8O0C betrachtet und hierauf festgelegt wird. Funktioniert weiterhin der Verdampferauslaßtemperatur-Meßfühler 73 nicht korrekt, so läuft das Programm zu einem Schritt 33 weiter, wobei der Kompressor eingeschaltet und die Verdampferauslaßtemperatur Te in einem Schritt 34 auf 3°C festgelegt wird. Für diesen festgelegten Temperaturwert wird ein derartiger Wert gewählt, daß der Fahrzeuginnenraum auf eine geeignete Temperatur erwärmt werden kann. Funktioniert der Verdampferauslaßtemperatur-Meßfühler T% nicht korrekt, so wird als Ergebnis hiervon die korrigierte Verdampferauslaßtemperatur Ted somit zu 6° C bestimmt
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist zwar unter der Annahme einer Verwendung eines Mikroprozessors beschrieben, jedoch kann die erfindungsgemäße Verfahren auch unter Verwendung einer analog arbeitenden Schaltung ansteile des Mikroprozessors durchgeführt werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, bei dem verschiedene Stelleinrichtungen der Klimaanlage in Abhängigkeit von Zustandswcrtcn innerhalb und außerhalb des Fahrzeuginnenraums und von Betriebszusländen von Klimaanlagen-Bestandteilen zur Erzielung gewünschter Klimabedingungen gesteuert werden, wobei diese Zustände mittels mehrerer Meßfühler ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Meßfühler jeweils eine Ausfaltsicherheits-Rechenformel vorgesehen ist, um einen noch behaglichen Klimatisicrungsxustand im Fahrzeuginnenraum in Abhangigkeii von einem Wert zu erzielen, der von mindestens einem der anderen Meßfühler ermittelt wird, und daß
ίο jeweils die einem bestimmten Meßfühler entsprechende Ausfallsicherheiis-Rechenformel verwendet wird, wenn der bestimmte Meßfühler nicht mehr korrekt funktioniert
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßfühler ein Raumtemperatur-Meßfühler, ein Umgebungstemperatur-Meßfühler, ein Sonnenstrahlungs-Meßfühler, eir; Wassertemperatur-Meßfühler und ein Verdampferauslaßtemperatur-Mcßfühler verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht korrekter Funktionsweise des bzw. eines Raumtemperatur-Meßfühler und korrektem Funktionieren des bzw. eines Umgebungstemperatur-Meßfühlers die geforderte Zulufttemperatur auf der Grundlage einer ersten vorbestimmten Rcchenformel berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht korrektem Funktionieren μ sowohl des bzw. eines Raumtemperatur-Meßfühlers als auch des bzw. eines Umgebungstemperatur-Meßfühlers die geforderte Zulufttemperatur auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei korrektem Funktionieren des bzw. eines Raumtemperatur-Meßfühlers und nicht korrektem Funktionieren des bzw. eines Umgebungstemperatur-Meßfühlers die geforderte Zulufttemperatur nach einer zweiten vorbestimmten Rechenformcl berechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei korrektem Funktionie;^n sowohl des bzw. eines Raumtemperatur-Meßfühlers als auch des bzw. eines Umgebungstemperatur-Meßfühlers und des bzw. eines Sonnenstrahlungs-Meßfühlers die geforderte Zulufttemperatur auf der Grundlage einer dritten vorbestimmten Rechenformel eingestellt wird, wobei bei nicht korrektem Funktionieren des Sonnen-Strahlungs-Meßfühlers der Wert der Sonnenstrahlung als 0 betrachtet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht korrektem Funktionieren des bzw. eines "Vasser: ,mperatur-Meßfühlers die Wassertemperatur auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird.
8. Verfahren nach einem der / »Sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht korrektem Funktionieren des bzw. eines Verdampferauslaßtemperatur-Meßfühlers ein Kompressor in Betrieb genommen und die Verdampferauslaßtemperatur auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekqnnzeichnet, daß bei korrektem Funktionieren des bzw. eines Raumtemperatur-Meßfühlers, des bzw. eines Umgebungslcmpcralur-Meßfühlers und des bzw. eines Sonnenstrahlungs-Meßfühlers die geforderte Zulufttemperatur auf der Grundlage einer vierten vorbestimmten Rechenformel eingestellt wird.
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