SE466693B - Anordning foer selektiv klimatstyrning i fordonskupeer - Google Patents

Description

466 695 2 på resp kupesida. Trots skild temperaturmätning har inget av dessa system skilda regulatorer, och kan därför inte kompensera för olika temperaturförändringar'på förar- resp passagerarsidan på ett oberoende sätt. Ändamålet med föreliggande uppfinning' är således att åstadkomma en anordning som möjliggör automatisk, noggrann och i huvudsak oberoende klimatstyrning i skilda områden i ett fordons kupé.

Sammanfattning: Syftet uppnås genom en klimatstyrningsanordning med de i patentkrav 1 angivna kännetecknen.

Figurbeskrivning: Figur 1 är en förenklad, delvis bruten, perspektivvy av en kupé i ett fordon.

Figur 2 är en perspektivvy av ett exempel på en kontroll- enhet enligt uppfinningen.

Figur 3 är en frontvy av kontrollenheten i vilken illu- streras exempel på reglage för reglering av temperaturen i olika delar av kupén.

Figur 4 är ett blockschema över reglerkretsar för förar- och passagerarsidan i fordonskupén.

Utföringsbeskrivning: Endast som ett exempel på en användning av uppfinningen skall det antas att uppfinningen skall tillämpas för att åstad- komma ski1d.reglering av temperaturen på förarsidan resp passa- gerarsidan i en personbilskupé. Detta är dock inte nödvändigt och såsom framgår nedan är uppfinningen lika användbar där man önskar ha en annan zon- eller områdesindelning av kupén, t ex fram- resp baksätet, eller där antalet temperaturområden skall vara större än två.

I figur 1 betecknas ett fordon och dess kupé allmänt med referensnumren 10 resp ll. I detta utföringsexempel indelas 1/ LJ 3 466 693 kupén 11 i en förarsida 12 och en passagerarsida 14. I figur 1 visas dessa sidor i en personbil med vänsterstyrning, men uppfinningen är naturligtvis lika användbar i högerstyrda bilar. En kontrollenhet 16 finns monterad på sedvanligt sätt så att den är lättàtkomlig för föraren och företrädesvis även för passageraren.

Temperaturen i kupén 11 regleras genom insläpp och ev cirkulation av uppvärmd eller avkyld luft (betecknas med stora pilar). Luft till förarsidan strömmar ut genom ett på vänster sida beläget luftspjäll 18, varvid en temperaturgivare 20 finns monterad i luftspjället 18; luft till passagerarsidan strömmar ut genom ett på höger sida beläget luftspjäll 22, varvid en temperaturgivare 24 finns monterad i luftspjället 22.

En för vänster sida avsedd temperatursensor 26 är monterad företrädesvis i en övre del av fordonets vänstra dörrkarm 28 för att vara ungefär i förarens huvudhöjd. En för höger sida avsedd temperatursensor 30 är monterad företrädesvis i en övre del av fordonets högra dörrkarm 32 för att vara ungefär i en passagerares huvudhöjd. En omgivningstemperaturgivare 34 är monterad företrädesvis i ett yttre luftintag 35 hos fordonet, eller pà något annat ställe där temperaturen skiljer sig endast obetydligt från temperaturen i fordonets omgivning. En eller flera solsensorer 36 finns monterade i kupén, exempelvis innan- för vindrutan eller ovanpå instrumentbrädan.

Ett exempel pà utformningen av kontrollenheten 16 visas i figur 2. Kontrollenheten 16 inrymmer' företrädesvis all styrelektronik;enligt.uppfinningen; alternativt.kan.kontrollen- heten 16 utgöra endast en datainmatningsenhet till en icke visad, överordnad processor.

Figur 3 visar ett exempel pà utformningen av olika reglage hos kontrollenheten 16. Ett temperaturreglage 38 för förar- sidan är försett med en markering 40, varvid önskad kupétemp- eratur ställs in genom att reglaget 38 vrids så att markeringen pekar mot den önskade temperaturen på en lämplig skala 42. I det visade exemplet är skalan graderad i grader Fahrenheit, men 466 695 4 andra skalor kan naturligtvis användas i stället. Ett tempera- turreglage 44 för passagerarsidan är i huvudsak identiskt med reglaget 38, och har en markering 46 och en motsvarande skala 48. Reglagen 38 och 44 kan manövreras vart för sig.

Kontrollenheten 16 inkluderar företrädesvis även en funk- tionsväljare 50. Sådana funktionsväljare för inställning av önskad uppvärmnings- eller avkylningsfunktion är vanliga i moderna bilar. I den föredragna utföringsformen inkluderar dock funktionsväljaren 50 ett automatiskt läge (med en motsvar- ande indikation 51), vilket väljs när automatisk luftfördelning medelst uppfinningen önskas. Detta sker enligt förutbestämda funktioner, med avseende på t.ex. yttertemperatur och solbe- lysning. Den önskade temperaturen regleras alltså automatiskt, oavsett läget på väljaren 50. Kontrollenheten 16 kan också inkludera ett fläktreglage 52 av sedvanlig typ, men med ett automatiskt läge (med en motsvarande indikation 54), vilket väljs när automatisk fläktstyrning medelst uppfinningen önskas.

Reglerelektroniken enligt uppfinningen inkluderar två i huvudsak identiska kretsar, en första reglerkrets för förarsi- dan och en andra reglerkrets för passagerarsidan.

Förartemperaturreglaget 38 avger en första elektrisk temperaturbörvärdessignal Tcsl som är proportionell mot den temperatur som föraren önskar på sin sida av kupén. Denna signal Tcsl kopplas till en adderande ingång hos en summator 56. En första elektrisk. kupétemperatursignal Tcl (vilken förklaras mer ingående nedan) kopplas till en subtraherande ingång hos summatorn 56. Utgångssignalen från summatorn 56 utgör en första felsignal D1, vilken kopplas såsom ingángssig- nalen till en första yttre regulator 58. I den föredragna utföringsformen består den första regulatorn 58 av en känd PID- regulator, men andra regulatorer kan också användas, och den deriverande funktionen hos PID-regulatorn kan utelämnas om så önskas.

LI: 466 693 5 Utgångssignalen från regulatorn 58 utgör en första börvär- dessignal för spjälltemperatur Tdsl, vilken adderas till en förutbestämd offsetsignal av en summator 60. Skillnaden mellan utgàngssignalen frán summatorn 60 och en första spjälltempera- tursignal Tdl bildas sedan i en summator 62. Utgångssignalen från summatorn 62 motsvarar således avvikelsen av spjällets 18 ärtemperatur från sin börtemperatur, vilken bestäms av PID- regulatorn 58 tillsammans med offsetsignalen till summatorn 60.

Utgångssignalen från summatorn 62 kopplas som ingàngssignalen till en första inre PID-regulator 64. Utgångssignalen Dtsl frán regulatorn 64 adderas sedan i en summator 66 till en förutbestämd offsetsignal, och utgångssignalen från summatorn 66 kopplas som en lägesinställningssignal till spjället 18.

Inställningen av spjället 18 bestämmer då temperaturen hos luftflödet till kupéns förarsida, och temperaturgivaren 20 avger spjälltemperatursignalen Tdl, som är proportionell mot temperaturen i spjället 18. Temperatursensorn 26 mäter tempe- raturen i kupén såsom har beskrivits ovan och avger den första temperaturbörvärdessignalen Tcsl.

Den första reglerkretsen inkluderar således 1) en inre àterkopplad reglerkrets med enhetsâterkoppling fràn spjälltem- peraturgivaren och med en PID-regulator i framkopplingsbanan för inställning av spjället som en funktion av felet i spjäll- temperaturen; och 2) en yttre àterkopplad reglerkrets med enhetsâterkoppling och med såväl en yttre PID-regulator för alstring av en börvärdessignal för spjálltemperaturen som den inre áterkopplade reglerkretsen i framkopplingsbanan.

Enligt en tänkbar utföringsform drivs även en kompressor- drivkrets av den första reglerkretsen, varvid utgàngssignalen fràn summatorn 60 (den absoluta börvärdessignalen för spjäll- temperaturen) kopplas till en adderande ingång hos en summator 68 för att bilda börvärdessignalen till en PID-regulator 70.

PID-regulatorn 70 avger pà ett känt sätt styrsignaler till en kompressor 72, vars funktion mäts pá ett känt sätt och áterkop- plas till en subtraherande ingång hos summatorn 68. Kompres- 466 693 6 sorn 72 bestämmer temperaturen hos luftflödet till spjällen 18 och 22.

Den andra reglerkretsen är till sin uppbyggnad och funk- tion i huvudsak identisk med den första, men reglerar i stället temperaturen pá passagerarsidan och är inte direkt kopplad till en kompressordrivkrets.

Passagerartemperaturreglaget 44 avger en andra elektrisk temperaturbörvärdessignal Tcs2 som är proportionell mot den temperatur som passageraren önskar på sin sida av kupén. Denna signal Tcs2 kopplas till en adderande ingång hos en summator 76. En andra elektrisk kupétemperatursignal Tc2 (vilken för- klaras mer ingående nedan) kopplas till en subtraherande ingång hos summatorn 76. Utgàngssignalen från summatorn 76 utgör en andra felsignal D2, vilken kopplas såsom ingângssignalen till en andra yttre regulator 78. I den föredragna utföringsformen består den andra regulatorn 78 av en känd PID-regulator, men andra regulatorer' kan också användas, och den deriverande funktionen hos PID-regulatorn kan utelämnas om så önskas.

Utgàngsignalen från regulatorn 78 utgör en andra börvär- dessignal för spjälltemperaturen Tds2, vilken adderas till en förutbestämd offsetsignal av en summator 80. Skillnaden mellan utgàngssignalen fràn summatorn 80 och en andra spjälltempera- tursignal Td2 bildas sedan i en summator 82. Utgàngssignalen från summatorn 82 motsvarar således avvikelsen av spjällets 22 ärtemperatur fràn sin börtemperatur, vilken bestäms av PID- regulatorn 78 tillsammans med offsetsignalen till summatorn 80.

Utgàngssignalen från summatorn 82 kopplas som ingângssignalen till en andra inre PID-regulator 84. Utgàngssignalen Dts2 från regulatorn 84 adderas sedan i en summator 86 till en förutbe- stämd offsetsignal, och utgàngssignalen från summatorn 86 kopplas som en lägesinställningssignal till spjället 22.

Inställningen av spjället 22 bestämmer då temperaturen hos luftflödet till kupéns passagerarsida, och temperaturgivaren 24 avger spjälltemperatursignalen Td2, som är proportionell mot temperaturen i spjället 22. Temperatursensorn 30 mäter tempe- Ku 466 693 7 raturen i kupén såsom har beskrivits ovan och avger den andra temperatursignalen Tcs2.

Den andra reglerkretsen inkluderar således JJ en inre återkopplad reglerkrets med enhetsàterkoppling från spjälltem- perturgivaren och.med en PID-regulator i framkopplingsbanan för inställning av spjället som en funktion av felet i spjälltempe- raturen; och 2) en yttre återkopplad reglerkrets med enhetsà- terkoppling och med en yttre PID-regulator för alstring av en börvärdessígnal för spjälltemperaturen.

I en utvecklad utföringsform av uppfinningen mäts omgiv- ningstemperaturen av givaren 34 och/eller solstyrkan av solsen- sorn 36. Utgångssignaler från dessa komponenter kopplas som ingångssignaler till processorelektronik i kontrollenheten 16 för omvandling på ett känt sätt till offsetsignaler för börvär- dessignalerna Tcsl och Tcs2. På detta sätt kan systemet enligt uppfinningen kompensera, t ex, för temperaturhöjning på grund av stark sol även om det är kallt utanför fordonet.

Enligt uppfinningen mäter man således inte enbart spjäll- eller kupétemperaturen för varje sida utan mäter båda och använder dessa värden i en enda reglerkrets för varje luft- spjäll. Systemet enligt uppfinningen möjliggör således helt skild 'temperaturreglering för föraren och. passageraren och åstadkommer mer noggrann reglering genom att det utnyttjar temperaturmätningar i såväl resp luftspjäll som vid resp männi- skas huvudhöjd.

De i uppfinningen ingående regulatorerna och summatorer behöver naturligtvis inte vara analoga utan alla eller vissa av dessa komponenter kan implementeras digitalt. Andra variatio- ner på uppfinningen än de som har nämnts ovan är också tänkbara men uppfinningen är begränsad endast av de efterföljande pa- tentkraven. Exempelvis kan kompressordrivkretsen och till denna hörande motovarvtals- respektive kompressortryckgivare utgå.

Claims (10)

466 693 8 Patentkrav

1. l. Anordning för selektiv klimatstyrning i fordonskupéer innefattande: ett första luftspjäll (18) i en första zon (12) av en fordonskupé (ll) och ett andra luftspjäll (22) i en andra zon (14) av fordonskupén; en första temperaturgivare (20) för att avge en första spjälltemperatursignal (Tdl) motsvarande temperaturen vid det första luftspjället (18); en andra temperaturgivare (24) för att avge en andra spjälltemperatursignal (Td2) motsvarande temperaturen vid det andra luftspjället (22): k ä n n e t e c k n a d av ett första reglage (38) för inställning' av en första önskad temperatur för den första zonen (12): ett andra reglage (44) för inställning av en andra önskad temperatur för den andra sidan (14): en första áterkopplad inre reglerkrets för temperaturreg- lering med hjälp av det första spjället (18): en första áterkopplad yttre reglerkrets för bestämning av en första börtemperatursignal (Tdsl) som utgör en första addi- tiv insígnal till den första inre reglerkretsen, varvid nämnda första inre reglerkrets finns anordnad i en första huvudfram- kopplingbana i den första yttre reglerkretsen; en andra áterkopplad yttre reglerkrets för bestämning av en andra börtemperatursignal (Tdsz) som utgör en andra additiv insígnal till den andra inre reglerkretsen, varvid nämnda andra inre reglerkrets finns anordnad i en andra huvudframkoppling- bana i den andra yttre reglerkretsen; en andra inre reglerkrets för temperaturreglering med hjälp av det andra spjället; varvid 1 n 466 693 9 nämnda första reglage 38 är kopplat till nämnda första yttre reglerkrets för att avge en första inställd temperatur- signal (Tcsl); och nämnda andra reglage (44) är kopplat till nämnda andra yttre reglerkrets för att avge en andra inställd temperatursig- nal (Tcs2).

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den inkluderar en första temperatursensor (26) för att avge en första kupétemperatursignal (Tcl) motsvarande tempera- turen i den första zonen (12) och en andra temperatursensor (30) för att avge en andra kupétemperatursignal (Tc2) motsva- rande temperaturen i den andra zonen (14): att den första huvudframkopplingsbanan inkluderar en första yttre regulator (58) före och i serie med den första inre reglerkretsen; att den första yttre reglerkretsen har en första yttre återkopplingsbana med teckenvänd enhetsförstärkning av den första kupétemperatursignalen (Tcl) för addition med den första inställda temperatursignalen (Tcs1); att den andra huvudframkopplingsbanan inkluderar en andra yttre regulator (78) före och i serie med den andra inre reg- lerkretsen; och att den andra yttre reglerkretsen har en andra yttre återkopplingsbana, med 'teckenvänd enhetsförstärkning av den andra kupétemperatursignalen (Tc2) för addition med den andra inställda temperatursignalen (Tcs2).

3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den första inre reglerkretsen har en första inre framkopplingsbana i vilken en första inre regulator (64) är kopplad före och i serie med det första luftspjället (18) och den första temperaturgivaren (20), och. har en första inre áterkopplingsbana med teckenvänd enhetsförstärkning av den första spjälltemperatursignalen (Tdl); och 466 695 10 att den andra inre reglerkretsen har en andra inre fram- kopplingsbana i vilken en andra inre regulator (84) är kopplad före och i serie med det andra luftspjället (22) och den andra temperaturgivaren (24), och har en andra inre återkopplingsbana med teckenvänd enhetsförstärkning av den andra spjälltemperatu- ren (Td2).

4. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den första inre och den första yttre regula- torn (64 resp 58) samt den andra inre och den andra yttre regulatorn (84 resp 78) är PID-regulatorer.

5. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den inkluderar en första yttre summator (60) för addition av en första yttre offsetsignal till den första inställda temperatursignalen (Tds1); och en andra yttre summator (80) för addition av en andra yttre offsetsignal till den andra inställda temperatursignalen (Tds2).

6. Anordning enligt patentkrav 1, k á n n e t e c k n a d d ä r a v, att den inkluderar en första inre summator (66) för addition av en första inre offsetsignal till en första inre utgàngssignal (Dtsl) från den första inre regulatorn (64): och en andra inre summator (86) för addition av en andra inre offsetsignal till en andra inre utgángssignal (Dts2) från den andra inre regulatorn (84).

7. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a V, att en omgivningstemperaturgivare (34) är kopplad till processorelektronik för att bilda ett offsetvärde till den första och den andra börtemperatursignalen (Tcsl resp Tcs2) med avseende pà temperaturen i fordonets omgivning.

8. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en solsensor finns anordnad i fordonskupén och är kopplad till processorelektronik för att bilda ett offsetvärde till den första och den andra inställda temperatur- 466 695 ll signalen (Tcsl resp Tcs2) med avseende på den i fordonskupén infallande' solenergien.

9. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en ingång hos en kompressorreglerkrets är kopplad till den första yttre framkopplingsbanan efter den första yttre regulatorn (58) för reglering av en elektriskt variabel kompressor (72) för matning av luft till det första och det andra luft- spjället (18 resp 22).

10. Anordning enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kompressorreglerkretsen innefattar en PID- regulator (70) och har teckenvänd enhetsáterkoppling av en temperaturutsignal från kompressorn samt offset pà signaler till kompressorn med avseende pà motorns varvtal och kom- pressortrycket .