WO2009092552A1 - Verfahren zur vernetzten steuerung von einer ein innenraumklima eines kraftfahrzeuges beeinflussenden klimaanlage - Google Patents

Verfahren zur vernetzten steuerung von einer ein innenraumklima eines kraftfahrzeuges beeinflussenden klimaanlage Download PDF

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WO2009092552A1
WO2009092552A1 PCT/EP2009/000295 EP2009000295W WO2009092552A1 WO 2009092552 A1 WO2009092552 A1 WO 2009092552A1 EP 2009000295 W EP2009000295 W EP 2009000295W WO 2009092552 A1 WO2009092552 A1 WO 2009092552A1
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WO
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interior
vector
motor vehicle
sensor
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PCT/EP2009/000295
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Matthias Michniacki
Helmut Walter
Christof Böttcher
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60H1/008—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being air quality

Definitions

  • the invention relates to a method for networked control of an air conditioning system influencing an interior climate of a motor vehicle, a control device for regulating and / or controlling the interior climate of the motor vehicle, and a motor vehicle equipped with the control device.
  • DE 340 93 21 A1 describes an air conditioning system for motor vehicles with a control device for regulating the interior climate according to predetermined control characteristics.
  • An unpublished application of the same applicant with the internal file reference K 13682 relates to an air conditioner with a sensor device, an operating device and a control device, wherein an adaptation device is provided for adapting control parameters of the control device as a function of past values on the operating device attributable to user wishes.
  • the object of the invention is to enable improved control and / or regulation of an interior climate of an interior of a motor vehicle, in particular a faster and / or more economical achievement of a perceived as comfortable interior climate.
  • the object is achieved by a method for networked control of an air conditioning system influencing an interior climate of an interior of a motor vehicle and at least one further component of the motor vehicle which is independent of the air conditioner and which influences and controls the interior climate of the interior.
  • the method comprises the steps of determining an actual value vector with at least one size characterizing the interior climate, determining a manipulated variable vector as a function of the actual value vector and activating the air conditioning system of the at least one further component by means of the manipulated variable vector.
  • the actual value vector can be determined, for example, by measuring prevailing environmental parameters.
  • the following step is provided: Determining the manipulated variable vector as a function of the actual value vector and a setpoint vector.
  • a desired-actual comparison can be carried out, wherein a control of the indoor climate is possible.
  • the desired value vector can be determined, for example, from operator wishes that can be input by means of an operating unit of the motor vehicle. Additionally and / or alternatively, it is possible additionally or alternatively to determine the desired value vector by means of fixed and / or characteristic-dependent specifications.
  • the manipulated variable vector may include, for example, default values for a damper control, a fan speed control and / or a cooling capacity of the air conditioning system as well as default values for controlling the at least one further component.
  • the following step is provided: driving a seat cooling by means of the manipulated variable vector as another component.
  • both the air conditioning and the seat cooling can be used for adjusting and / or adjusting the indoor climate.
  • a desired indoor climate can be achieved faster and / or more economically.
  • the following step is provided: operating the seat cooling at full power, as long as the actual value vector has the following values: An interior temperature is greater than a threshold temperature, a starting operation of the motor vehicle is less than a time t siari back.
  • the following step is provided: operating the air conditioning system with a reduced cooling power, as long as the actual value vector has the following values: An interior temperature is greater than a threshold temperature, a starting operation of the motor vehicle is less than a time t start .
  • a starting operation of the motor vehicle is less than a time t start .
  • This shortly after a start of the heated motor vehicle quasi not or only very slightly perceived power reduction of the air conditioning can advantageously significantly contribute to reducing the costs incurred for a cooling process or a quick achievement of a perceived as comfortable indoor climate energy expenditure.
  • the following step is provided: Reduction of the power of the seat cooling, as long as the actual value vector has the following values: An interior temperature is greater than a threshold temperature and a starting operation of the motor vehicle is less than a time t start , and so long the interior temperature is spaced apart in a predetermined interval to a target temperature of the indoor climate down.
  • the reduction in the power of the seat cooling can be continuous or stepwise, for example, depending on the temperature profile of the indoor climate in the direction of the target temperature, for example, proportionally or in any other context.
  • the seat cooling can be set, for example, to a predetermined percentage of full power, for example, a value that minimizes annoying drafts and yet allows a comfortable seating feeling.
  • the following step is provided: operating the seat cooling at full power when the interior temperature is greater than the threshold temperature and a signal of a remote control of the motor vehicle indicates an opening of the motor vehicle.
  • a signal of a remote control of the motor vehicle indicates an opening of the motor vehicle.
  • the following step is provided: separate control of at least two seats, preferably 4 to 5 seats of seat cooling, depending on the actual value vector and the setpoint vector, the actual value vector and the setpoint vector per Seat a climate zone of the motor vehicle.
  • the setpoint values per climate zone can relate, for example, to airspeed, a temperature, a humidity and / or further parameters.
  • an independent of a setting of the nozzle control and / or regulation of the climates is possible.
  • occupants of the motor vehicle are usually very close to the seats, so that there is a comparatively low energy consumption for producing the climatic zones, ie an energy transfer from a climate zone into an adjacent climate zone can be minimized.
  • the following step is provided: driving the seat cooling in response to a signal of a seat occupancy detection of the motor vehicle.
  • the already existing signal of the seat occupancy detection can be included in the control strategy. It is conceivable, depending on the state of the actual value vector to choose a cooling by means of the air conditioning or seat cooling. It is conceivable to control the seats individually, so for example to cool only one seat, several seats or all seats, especially to cool only seats that are actually occupied.
  • the following step is provided: determining a disturbance vector with at least one quantity influencing the interior climate.
  • the disturbance variable vector may be, for example, an outside temperature, a position of the sun, a driving speed and / or further parameters.
  • these variables can be taken into account in the control and / or control strategy.
  • the following step is provided: Determining the manipulated variable vector as a function of the disturbance variable vector.
  • a feedforward control can be realized.
  • the following step is provided: Determining the disturbance variable vector as a function of a radiation intensity measured by means of a solar sensor.
  • the radiation intensity can provide information about a heat input into the interior of the motor vehicle, wherein this heat input can enter into a calculation of a cooling capacity of the air conditioner, for example, in particular before a change in the radiation intensity in the form of a change in a controlled variable shows.
  • the solar sensor can detect one, two, several, for example, four quadrants and thus also provide information about heat inputs, for example in different climates of the motor vehicle.
  • the following step Determining the following variables of the manipulated variable vector as a function of the radiation intensity of the disturbance variable vector: Setting a shading device for shading the interior.
  • the shading device can be, for example, a roller blind, a blind or even a device for electrically switchable darkening of panes.
  • the following step is provided: determining the actual value vector by means of signals from at least one of the following sensors: in addition VOK measurement (volatile organic components), CO 2 sensor, moisture sensor.
  • VOK measurement volatile organic components
  • CO 2 sensor volatile organic components
  • moisture sensor moisture sensor
  • the following step is provided: determining the following variables of the manipulated variable vector as a function of the signals of the CO 2 sensor and of the humidity sensor of the actual value vector: setting of a recirculating air flap of the air conditioning system of the motor vehicle.
  • the recirculation damper By means of the recirculation damper, an inflowing into the interior fresh air content can be adjusted.
  • a CO 2 content and a moisture content of the interior thresholds are defined, which should not be exceeded.
  • only a minimal amount of fresh air can thus always be supplied to the interior, which makes it possible to achieve energy savings during tempering, for example when heating or cooling the interior, for example up to 50%.
  • this energy saving can take place without a loss of comfort, in particular since the parameters influencing the comfort, such as humidity and CO 2 content, can be regulated and / or controlled.
  • the desired value vector can have nominal values for the moisture and / or CO 2 content, it being possible to carry out a humidity and CO 2 control .
  • the following step is provided: determining the actual value vector and / or the disturbance variable vector as a function of signals from at least one of the following measuring elements: interior temperature sensor, outside temperature sensor, solar sensor, humidity sensor, CO 2 sensor, air quality sensor, seat occupancy detection.
  • all measured values in the sense of networked control and / or control can be supplied to a corresponding control and / or regulating unit and can therefore be taken into account in a control and / or regulation of the indoor climate.
  • the following step Determining the manipulated variable vector with at least one or more of the following manipulated variables: control signals of a recirculation flap of the air conditioner, control signals of a refrigeration capacity of the air conditioner, control signals of a blower stage of the air conditioner, control signals of seat cooling, control signals of the shading device.
  • the object is also achieved with a control device for regulating and / or controlling an interior climate of an interior of a motor vehicle, designed and implemented for carrying out a method described above. This results in the advantages described above.
  • a preferred embodiment of the control device comprises at least one element of the following group: an indoor temperature sensor, outdoor temperature sensor, solar sensor, humidity sensor, C0 2 sensor, air quality sensor, seat occupancy detection sensor as measuring members and at least one element of the following group: a recirculation damper, a blower, an air conditioning compressor, a Seat heating and / or cooling and a shading device as actuators and a the actuators by means of a recoverable from the measuring elements actual value vector and manipulated variable vector and a predetermined setpoint vector determinable manipulated variable vector controlling controller.
  • an integrated control and / or control of the indoor climate by means of the controller and possibly this associated measuring and control elements of the motor vehicle.
  • the object is also achieved with a motor vehicle with a previously described rule device. This results in the advantages described above.
  • the sole FIGURE 1 shows a control diagram of an air conditioning system for a motor vehicle for networked and integrated control and / or regulation of an interior climate of a motor vehicle.
  • the control device 1 shows a control diagram of a control device 1 of a motor vehicle 3 for controlling and / or regulating an interior climate of an interior 4 of the motor vehicle 3.
  • the control device 1 has a controller 5 for controlling a plurality of actuators 7, for example a fresh / recirculating air damper. 9 ,
  • the seat temperature control 13 may for example have a seat heating and / or seat cooling.
  • the actuators of the air conditioner 11 For example, they may affect a refrigeration capacity of an air conditioning compressor of the air conditioner and a blower level of the air conditioner.
  • the control device 1 also has a multiplicity of sensors 17, for example an internal temperature sensor 19, a humidity sensor 21, an air quality sensor 23, an outside temperature sensor 25, a solar sensor 27 and / or a seat occupancy detector 29.
  • the internal temperature sensor 19 can also be a plurality act of various internal temperature sensors, for example, to allow different climates of the interior of the motor vehicle 3. Likewise, this may be the case for the humidity sensor 21 and the air quality sensor 23.
  • the measured values of the sensors 17 can be stored in vectors.
  • the internal temperature sensor 19, the humidity sensor 21 and the air quality sensor 23 can be combined to form an actual value vector 31.
  • the measured values of the outside temperature sensor 25, the solar sensor 27 and the seat occupancy detection sensor 29 can be combined to form a disturbance variable vector 33.
  • the actual value vector 31 and the disturbance variable vector 33 describe the interior climate of the motor vehicle 3 and are made available to the controller 5.
  • the actual value vector 31 can be charged with a desired value vector 35 and also made available to the controller 5.
  • the interference quantities 37 have an effect on the interior climate of the interior 4 of the motor vehicle 3 and can be converted into the disturbance variable vector 33 by means of the sensors 25, 27, 29.
  • the disturbance variable vector 33 By means of the disturbance variable vector 33, it is possible, for example, to realize a feedforward control for a more rapid control and / or regulation of the interior climate of the interior 4.
  • the controller 5 of the control device 1 From the actual value vector 31, the disturbance variable vector 33 and / or the setpoint vector 35, the controller 5 of the control device 1 can determine or calculate a manipulated variable vector 39.
  • the manipulated variable vector 39 controls the downstream actuators 7.
  • the controller 5 can include the information of all sensors 17 for controlling all actuators 7 of the motor vehicle 3 in terms of a networked and / or integrated control and / or control of the interior climate of the interior 4 of the motor vehicle 3 ,
  • the plurality of devices for influencing the interior climate of the interior 4 of the motor vehicle 3 can be taken into account.
  • the controller 5 of the control device 1 networked a scheme for a thermal comfort, so ensure cooling and / or heating of the interior 4.
  • existing sensors 19 - 29 of the motor vehicle 3 can be included in the controller concept anyway.
  • the controller design of the controller 5 can be optimized in terms of energy requirements for the air conditioning while maintaining or improving the comfort.
  • a space requirement for the air conditioning system 11 can be reduced, in particular in particular by a weaker design, for example by a reduced cooling capacity or lower maximum air mass flows.
  • the control device 1 can be used for the fastest possible and most economical achievement of a comfort range of the indoor climate.
  • the air conditioner 11 must not be operated at full power immediately after starting until a predetermined interior target temperature is reached.
  • the seat temperature control 13 or a seat cooling of the seat temperature control 13 can be operated at full power at a start of the power vehicle 3 first.
  • signals 41 of other components of the motor vehicle 3 e.g. a signal of a central locking remote control of the motor vehicle 3
  • one or more seats can also be pre-cooled before the actual vehicle start.
  • the air conditioner 11 can be operated at a lower power during the cooling phase. When approaching the actual temperature to the target temperature, the power of the seat cooling is successively reduced.
  • the thermal comfort controller 5 may decide whether it is more economical to realize a desired cooling by lowering the temperature of the entire interior 4 or by cooling a single seat.
  • shading of the vehicle interior by means of the shading unit 15, such as blinds, or electrically switchable darkening can be automated with the inclusion of sensor information of the solar sensor 27 in the controller 5 for thermal comfort.
  • the optionally existing shading unit 15 does not have to be operated manually in this case.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vernetzten Steuerung von einer ein Innenraumklima eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges beeinflussenden Klimaanlage und zumindest einer weiteren von der Klimaanlage unabhängigen, das Innenraumklima des Innenraums beeinflussenden und ansteuerbaren Komponente des Kraftfahrzeuges, mit folgenden Schritten: - Ermitteln eines Istwert-Vektors mit zumindest einer das Innenraumklima charakterisierenden Größe, - Ermitteln eines Stellgrößenvektors in Abhängigkeit des Istwert-Vektors, - Ansteuern der Klimaanlage und der zumindest einen weiteren Komponente mittels des Stellgrößenvektors.

Description

Beschreibung
Verfahren zur vernetzten Steuerung von einer ein Innenraumklima eines Kraftfahrzeuges beeinflussenden Klimaanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vernetzten Steuerung von einer ein Innenraumklima eines Kraftfahrzeuges beeinflussenden Klimaanlage, eine Regeleinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Innenraumklimas des Kraftfahrzeuges sowie ein mit der Regeleinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Verfahren sowie Regeleinrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie dienen insbesondere zur Temperierung eines Innenraums des Kraftfahrzeuges. Die DE 340 93 21 A1 beschreibt eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Regeleinrichtung zum Regeln des Innenraumklimas nach vorgegebenen Regelkennlinien. Eine nicht veröffentlichte Anmeldungen derselben Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen K 13682 betrifft eine Klimaanlage mit einer Sensorvorrichtung, eine Bedienvorrichtung und einer Regeleinrichtung, wobei eine Adaptionsvorrichtung zum Anpassen von Regelparametern der Regeleinrichtung in Abhängigkeit von Vergangenheitswerten an der Bedieneinrichtung entfallenden Bedienerwünschen vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Steuern und/oder Regeln eines Innenraumklimas eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, insbesondere ein schnelleres und/oder wirtschaftlicheres Erreichen eines als komfortabel empfundenen Innenraumklimas.
Die Aufgabe ist mit einem Verfahren zur vernetzten Steuerung von einer ein Innenraumklima eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges beeinflussenden Klimaanlage und zumindest einer weiteren von der Klimaanlage unabhängigen, dass Innenraumklima des Innenraums beeinflussenden und ansteuerbaren Komponente des Kraftfahrzeuges gelöst. Das Verfahren weist die Schritte Ermitteln eines Istwert-Vektors mit zumindest einer das Innenraumklima charakterisierenden Größe, Ermitteln eines Stellgrößen-Vektors in Abhängigkeit des Istwert-Vektors und Ansteuern der Klimaanlage der zumindest einen weiteren Komponente mittels des Stellgrößen- Vektors gelöst. Der Istwert-Vektor kann beispielsweise durch Messen von herrschenden Umweltparametern ermittelt werden. Vorteilhaft ist es möglich, eine vernetzte Mehrparameter- Regelung und/oder -Steuerung für das Innenraumklima des Kraftfahrzeuges zu realisieren, deren Stellglieder die üblicherweise bei einer Klimaanlage vorhandenen Stellglieder sowie zusätzlich die zumindest eine weitere Komponente aufweisen. Vorteilhaft können dadurch eventuelle verschwenderische Systemzustände erkannt und reduziert werden. Außerdem ist es möglich, mittels der weiteren Komponente und der Klimaanlage das Innenraumklima schneller in einen gewünschten Zustand zu versetzen. Denkbar ist es auch, den Energieverbrauch der Klimaanlage durch den Einsatz der weiteren Komponente zu reduzieren, wobei sich vorteilhaft trotz des Einsatzes der weiteren Komponente ein insgesamt geringerer Energieverbrauch ergeben kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln des Stellgrößen-Vektors in Abhängigkeit des Istwert-Vektors und eines Sollwert-Vektors. Zur Ermittlung des Stellgrößen-Vektors kann ein Soll-Ist-Abgleich durchgeführt werden, wobei eine Regelung des Innenraumklimas möglich wird. Der Sollwert-Vektor kann beispielsweise aus Bedienerwünschen, die mittels einer Bedieneinheit des Kraftfahrzeuges eingebbar sein können, ermittelt werden. Zusätzlich und/oder alternativ ist es möglich, den Sollwert-Vektor mittels festen und/oder kennlinienabhängigen Vorgaben zusätzlich oder alternativ zu ermitteln. Der Stellgrößen-Vektor kann beispielsweise Vorgabewerte für eine Klappenansteuerung, eine Gebläse- Drehzahlsteuerung und/oder eine Kühlleistung der Klimaanlage sowie Vorgabewerte für eine Ansteuerung der zumindest einen weiteren Komponente enthalten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ansteuern einer Sitzkühlung mittels des Stellgrößen-Vektors als weitere Komponente. Vorteilhaft können sowohl die Klimaanlage als auch die Sitzkühlung zum Einstellen und/oder Einregeln des Innenraumklimas verwendet werden. Vorteilhaft kann dadurch ein gewünschtes Innenraumklima schneller und/oder wirtschaftlicher erreicht werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Betreiben der Sitzkühlung mit voller Leistung, solange der Istwert-Vektor folgende Werte aufweist: Eine Innenraumtemperatur ist größer als eine Schwelltemperatur, ein Startvorgang des Kraftfahrzeuges liegt weniger als eine Zeitspanne tsiari zurück. Mittels der Sitzkühlung kann sehr schnell ein komfortables Klima in der Nahe von Insassen des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Betreiben der Klimaanlage mit einer verringerten Kühlleistung, solange der Istwert-Vektor folgende Werte aufweist: Eine Innenraumtemperatur ist größer als eine Schwelltemperatur, ein Startvorgang des Kraftfahrzeuges liegt weniger als eine Zeitspanne tstart zurück. Vorteilhaft kann während der Zeit kurz nach dem Start aufgrund der maximal eingestellten Sitzkühlung ohne wesentlichen Verlust an Behaglichkeit Kühlleistung der Klimaanlage zurückgenommen werden. Diese kurz nach einem Start des aufgeheizten Kraftfahrzeuges quasi nicht oder nur sehr gering wahrgenommene Leistungsreduzierung der Klimaanlage kann vorteilhaft maßgeblich zu einer Reduzierung des für einen Abkühlvorgang beziehungsweise ein schnelles Erreichen eines als komfortabel empfundenen Innenraumklimas aufzuwendenden Energieaufwand beitragen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Reduzierung der Leistung der Sitzkühlung, solange der Istwert-Vektor folgende Werte aufweist: Eine Innenraumtemperatur ist größer als eine Schwelltemperatur und ein Startvorgang des Kraftfahrzeuges liegt weniger als eine Zeitspanne tstart zurück, und solange die Innenraumtemperatur beabstandet in einem vorgegebenen Intervall zu einer Soll-Temperatur des Innenraumklimas hin abfällt. Die Reduzierung der Leistung der Sitzkühlung kann kontinuierlich oder schrittweise erfolgen, beispielsweise abhängig von dem Temperaturverlauf des Innenraumklimas in Richtung der Soll-Temperatur, beispielsweise proportional oder in einem beliebigen anderen Zusammenhang. Bei Erreichen der Soll-Temperatur kann die Sitzkühlung beispielsweise auf einem vorgegebenen Prozentwert der vollen Leistung eingestellt werden, beispielsweise einem Wert, der störende Zuglufterscheinungen minimiert und dennoch ein komfortables Sitzgefühl ermöglicht. Vorteilhaft ist es möglich, so ein abruptes, wahrnehmbares Schalten der Sitzkühlung zu vermeiden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Betreiben der Sitzkühlung mit voller Leistung, wenn die Innenraumtemperatur größer ist als die Schwelltemperatur und ein Signal einer Fernbedienung des Kraftfahrzeuges ein Öffnen des Kraftfahrzeuges anzeigt. Vorteilhaft kann aus dieser Konstellation auf ein zuvor geparktes und stark erwärmtes Kraftfahrzeug geschlossen werden. Die Zeit, die zwischen ihm Öffnen des Kraftfahrzeuges und dem tatsächlichen Einsteigen verbleibt, kann sinnvoll bereits für eine Kühlung der Sitze des Kraftfahrzeuges ausgenutzt werden. Vorteilhaft ist auch dadurch der Gesamtenergieaufwand für eine Herstellung eines thermischen Komforts beziehungsweise ein als komfortabel empfundenes Innenraumklima des Kraftfahrzeuges reduzierbar.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Getrenntes Ansteuern von zumindest zwei Sitzen, vorzugsweise 4 bis 5 Sitzen der Sitzkühlung, in Abhängigkeit des Istwert-Vektors und des Sollwert-Vektors, wobei der Istwert-Vektor und der Sollwert- Vektor pro Sitz eine Klimazone des Kraftfahrzeuges abbilden. Die Sollwerte pro Klimazone können beispielsweise Luftgeschwindigkeit, eine Temperatur, eine Feuchte und/oder weitere Parameter betreffen. Vorteilhaft ist es möglich, mittels der Ansteuerung der Sitzkühlung auf besonders leichte Art und Weise Klimazonen des Kraftfahrzeuges zu realisieren. Insbesondere ist eine von einer Einstellung der Düsen unabhängige Steuerung und/oder Regelung der Klimazonen möglich. Vorteilhaft befinden sich Insassen des Kraftfahrzeuges üblicherweise sehr dicht bei den Sitzen, so dass sich ein vergleichsweise geringer Energieaufwand für das Herstellen der Klimazonen ergibt, also ein Energieübertritt von einer Klimazone in eine benachbarte Klimazone minimal gehalten werden kann. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ansteuern der Sitzkühlung in Abhängigkeit eines Signals einer Sitzbelegungserkennung des Kraftfahrzeuges. Vorteilhaft kann auch das ohnehin vorhandene Signal der Sitzbelegungserkennung in die Steuer- beziehungsweise Regelstrategie mit einbezogen werden. Es ist denkbar, je nach Zustand des Istwert-Vektors ein Abkühlen mittels der Klimaanlage oder der Sitzkühlung zu wählen. Dabei ist es denkbar, die Sitze einzelnen anzusteuern, also beispielsweise nur einen Sitz, mehrere Sitze oder alle Sitze zu kühlen, insbesondere nur Sitze zu kühlen, die auch tatsächlich besetzt sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln eines Störgrößenvektors mit zumindest einer das Innenraumklima beeinflussenden Größe. Bei dem Störgrößenvektor kann es sich beispielsweise um eine Außentemperatur, einen Sonnenstand, eine Fahrtgeschwindigkeit und/oder weitere Parameter handeln. Vorteilhaft können diese Größen bei der Regel- und/oder Steuerungsstrategie berücksichtigt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln des Stellgrößenvektors in Abhängigkeit des Störgrößenvektors. Vorteilhaft kann eine Störgrößenaufschaltung realisiert werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln des Störgrößenvektors in Abhängigkeit einer mittels eines Solarsensors gemessenen Strahlungsintensität. Die Strahlungsintensität kann Aufschlüsse über einen Wärmeeintrag in den Innenraum des Kraftfahrzeuges geben, wobei dieser Wärmeeintrag beispielsweise in eine Berechnung einer Kühlleistung der Klimaanlage eingehen kann, insbesondere bevor sich eine Änderung der Strahlungsintensität in Form einer Änderung einer Regelgröße zeigt. Der Solarsensor kann ein, zwei, mehrere, beispielsweise vier Quadranten erfassen und somit auch Aufschlüsse über Wärmeeinträge, beispielsweise in verschiedene Klimazonen des Kraftfahrzeuges ermöglichen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln folgender Größen des Stellgrößenvektors in Abhängigkeit der Strahlungsintensität des Störgrößenvektors: Einstellen einer Beschattungseinrichtung zum Beschatten des Innenraums. Vorteilhaft kann mittels der Beschattungseinrichtung der das Innenraumklima negativ beeinflussende Wärmeeintrag gänzlich oder zumindest zu einem Großteil verhindert werden. Bei der Beschattungseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Rollo, eine Jalousie oder auch um eine Vorrichtung zur elektrisch schaltbare Verdunkelung von Scheiben handeln.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln des Istwert-Vektors mittels Signalen von zumindest einem der folgenden Sensoren: außerdem VOK-Mesung (Volatile Organische Komponeneten), CO2-Sensor, Feuchtesensor. Mittels der Sensoren können Aufschlüsse über eine Luftqualität gewonnen werden, die in die Steuer- und/oder Regelstrategie eingehen können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln folgender Größen des Stellgrößenvektors in Abhängigkeit der Signale des CO2- Sensors und des Feuchtesensors des Istwert-Vektors: Einstellung einer Umluftklappe der Klimaanlage des Kraftfahrzeuges. Mittels der Umluftklappe kann ein in den Innenraum einströmender Frischluftanteil eingestellt werden. Dazu können beispielsweise für einen CO2-Gehalt und einen Feuchtigkeitsgehalt des Innenraums Schwellwerte definiert werden, die es nicht zu überschreiten gilt. Vorteilhaft kann so immer nur ein minimaler Anteil an Frischluft dem Innenraum zugeführt werden, was beim Temperieren, also beispielsweise beim Heizen oder Kühlen des Innenraums Energieeinsparungen ermöglicht, beispielsweise bis zu 50 %. Vorteilhaft kann diese Energieeinsparung ohne eine Einbuße an Komfort erfolgen, insbesondere da die den Komfort beeinflussenden Parameter wie Feuchte und CO2-Gehalt regelbar und/oder steuerbar sind. Dazu kann der Sollwert- Vektor Soll-Werte für den Feuchte- und/oder CO2-Gehalt aufweisen, wobei eine Feuchte- und CO2-Regelung möglich wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln des Istwert-Vektors und/oder des Störgrößenvektors in Abhängigkeit von Signalen von zumindest einem der folgenden Messglieder: Innenraumtemperatursensor, Außentemperatursensor, Solarsensor, Feuchtesensor, CO2-Sensor, Luftqualitätssensor, Sitzbelegungserkennung. Vorteilhaft können sämtliche Messwerte im Sinne einer vernetzten Regelung und/oder Steuerung einer entsprechenden Steuer- und/oder Regeleinheit zugeführt werden und mithin bei einer Steuerung und/oder Regelung des Innenraumklimas Berücksichtigung finden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln des Stellgrößenvektors mit zumindest einer oder mehrer der folgenden Stellgrößen: Ansteuersignale einer Umluftklappe der Klimaanlage, Ansteuersignale einer Kälteleistung der Klimaanlage, Ansteuersignale einer Gebläsestufe der Klimaanlage, Steuersignale der Sitzkühlung, Steuersignale der Beschattungseinrichtung. Vorteilhaft können im Sinne einer vernetzten Regelung und/oder Steuerung sämtliche im Kraftfahrzeug vorhandenen Stelleinrichtungen bei einer Regelstrategie für ein schnelles Herstellen eines als komfortabel empfundenen Innenraumklimas eingesetzt werden.
Die Aufgabe ist außerdem mit einer Regeleinrichtung zum Regeln und/oder Steuern eines Innenraumklimas eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges, ausgelegt und eingerichtet zum Ausführen eines vorab beschriebenen Verfahrens gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Regeleinrichtung weist zumindest ein Element der folgenden Gruppe: einen Innentemperatursensor, Außentemperatursensor, Solarsensor, Feuchtesensor, C02-Sensor, Luftqualitätssensor, Sitzbelegungserkennungssensor als Messglieder und zumindest ein Element der folgenden Gruppe: eine Umluftklappe, ein Gebläse, einen Klimakompressor, eine Sitzheizung und/oder -kühlung und eine Beschattungseinrichtung als Stellglieder und einen die Stellglieder mittels eines aus den Messgliedern gewinnbaren Istwert-Vektors sowie Stellgrößenvektors und eines vorgebbaren Sollwert-Vektors bestimmbaren Stellgrößenvektors ansteuernden Regler auf. Vorteilhaft kann eine integrierte Regelung und/oder Steuerung des Innenraumklimas mittels des Reglers und gegebenenfalls diesem zugeordneten Mess- sowie Stellgliedern des Kraftfahrzeuges erfolgen.
Die Aufgabe ist außerdem mit einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Regel Einrichtung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die einzige Figur 1 zeigt ein Regelschema einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug zur vernetzten und integrierten Steuerung und/oder Regelung eines Innenraumklimas eines Kraftfahrzeuges.
Figur 1 zeigt ein Regelschema einer Regeleinrichtung 1 eines Kraftfahrzeuges 3 zur Steuerung und/oder Regelung eines Innenraumklimas eines Innenraums 4 des Kraftfahrzeuges 3. Die Regeleinrichtung 1 weist einen Regler 5 zur Ansteuerung von einer Vielzahl von Stellgliedern 7 auf, beispielsweise einer Frisch-/ Umluftklappe 9, einer Klimaanlage 11 , einer Sitztemperierung 13 und/oder einer Beschattungseinrichtung 15. Die Sitztemperierung 13 kann beispielsweise eine Sitzheizung und/oder eine Sitzkühlung aufweisen. Die Stellglieder der Klimaanlage 11 können beispielsweise eine Kälteleistung eines Klimakompressors der Klimaanlage und eine Gebläsestufe der Klimaanlage beeinflussen. Die Regeleinrichtung 1 weist außerdem eine Vielzahl von Sensoren 17 auf, beispielsweise einen Innentemperatursensor 19, einen Feuchtesensor 21 , einen Luftqualitätssensor 23, einen Außentemperatursensor 25, einen Solarsensor 27 und/oder eine Sitzbelegungserkennung 29. Bei dem Innentemperatursensor 19 kann es sich auch um eine Vielzahl von verschiedenen Innentemperatursensoren handeln, beispielsweise um verschiedene Klimazonen des Innenraums des Kraftfahrzeuges 3 zu ermöglichen. Ebenso kann dies für den Feuchtesensor 21 und den Luftqualitätssensor 23 der Fall sein.
Die Messwerte der Sensoren 17 können in Vektoren abgelegt werden. Der Innentemperatursensor 19, der Feuchtesensor 21 sowie der Luftqualitätssensor 23 können zu einem Istwert- Vektor 31 zusammengefasst werden. Die Messwerte des Außentemperatursensors 25, des Solarsensors 27 sowie des Sitzbelegungserkennungssensors 29 können zu einem Störgrößenvektor 33 zusammengefasst werden. Der Istwert-Vektor 31 sowie der Störgrößenvektor 33 beschreiben das Innenraumklima des Kraftfahrzeuges 3 und werden dem Regler 5 zur Verfügung gestellt. Der Istwert-Vektor 31 kann mit einem Sollwert-Vektor 35 verrechnet und ebenfalls dem Regler 5 zur Verfügung gestellt werden.
Auf den Innenraum 4 des Kraftfahrzeuges 3 wirken Störgrößen 37 ein. Die Störgrößen 37 wirken sich auf das Innenraumklima des Innenraums 4 des Kraftfahrzeuges 3 aus und können mittels der Sensoren 25, 27, 29 in den Störgrößenvektor 33 umgesetzt werden. Mittels des Störgrößenvektors 33 kann beispielsweise eine Störgrößenaufschaltung für eine schnellere Steuerung und/oder Regelung des Innenraumklimas des Innenraums 4 realisiert werden. Aus dem Istwert-Vektor 31 , dem Störgrößenvektor 33 und/oder dem Sollwert- Vektor 35 kann der Regler 5 der Regeleinrichtung 1 einen Stellgrößenvektor 39 ermitteln beziehungsweise berechnen. Der Stellgrößenvektor 39 steuert die nachgeschalteten Stellglieder 7. Vorteilhaft kann der Regler 5 die Informationen sämtlicher Sensoren 17 zur Ansteuerung sämtlicher Stellglieder 7 des Kraftfahrzeuges 3 im Sinne einer vernetzten und/oder integrierten Regelung und/oder Steuerung des Innenraumklimas des Innenraums 4 des Kraftfahrzeuges 3 mit einbeziehen.
Vorteilhaft kann die Vielzahl von Einrichtungen zur Beeinflussung des Innenraumklimas des Innenraums 4 des Kraftfahrzeuges 3 berücksichtigt werden. Vorteilhaft kann mittels des Reglers 5 der Regeleinrichtung 1 vernetzt eine Regelung für einen thermischen Komfort, also Kühlung und/oder Heizung des Innenraums 4 gewährleisten. Vorteilhaft können ohnehin vorhandene Sensoren 19 - 29 des Kraftfahrzeuges 3 in das Reglerkonzept mit einbezogen werden. Vorteilhaft kann der Reglerentwurf des Reglers 5 hinsichtlich eines Energiebedarfs für die Klimatisierung bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserungen des Komforts optimiert werden. Zusätzlich kann vorteilhaft ein Bauraumbedarf für die Klimaanlage 11 verringert werden, insbe- sondere durch eine schwächere Auslegung, beispielsweise durch eine reduzierte Kälteleistungsfähigkeit oder geringere maximale Luftmassenströme.
Vorteilhaft kann die Regeleinrichtung 1 zur schnellstmöglichen und wirtschaftlichsten Erreichung eines Komfortbereichs des Innenraumklimas eingesetzt werden. Vorteilhaft muss die Klimaanlage 11 unmittelbar nach dem Start nicht mit voller Leistung betrieben werden, bis eine vorgegebene Innenraum-Solltemperatur erreicht ist. Im Falle des vorliegenden vernetzten Systems der Regeleinrichtung 1 kann bei einem Start des Kräftfahrzeuges 3 zuerst die Sitztemperierung 13 beziehungsweise eine Sitzkühlung der Sitztemperierung 13 mit voller Leistung betrieben werden. Durch die Einbindung von Signalen 41 weiterer Komponenten des Kraftfahrzeugs 3, z.B. eines Signals einer Zentralverriegelungsfernbedienung des Kraftfahrzeuges 3, können ein oder mehrere Sitze vor dem eigentlichen Fahrzeugstart auch vorgekühlt werden. Die Klimaanlage 11 kann während der Abkühlphase mit geringerer Leistung betrieben werden. Bei Annäherung der Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur wird die Leistung der Sitzkühlung sukzessive reduziert. Durch einen auf diese Weise durchgeführten Abkühlvorgang kann der Energieaufwand für den thermischen Komfort insgesamt reduziert werden. Vorteilhaft ist es auch möglich, durch eine solche Integration der Klimaanlage 11 und der Sitztemperierung 13 auf einfache Art und Weise mehrere Klimazonen, beispielsweise vier Klimazonen des Kraftfahrzeuges 3 zu realisieren. Vorteilhaft ist bei Einbeziehung der Sitztemperierung 13 dies sehr viel weniger aufwändig als beispielsweise vier Klimazonen allein durch eine konventionelle Klappen-, Gebläse und Leistungssteuerung der Klimaanlage 11 zu erzeugen.
Vorteilhaft kann durch die Einbeziehung der Sitzbelegungserkennung 29 der Regler 5 für thermischen Komfort entscheiden, ob es wirtschaftlicher ist, eine gewünschte Abkühlung über eine Temperaturabsenkung des gesamten Innenraums 4 oder über die Abkühlung eines einzelnen Sitzes zu realisieren.
Vorteilhaft kann unter Einbeziehung von Sensorinformationen des Solarsensors 27 in den Regler 5 für thermischen Komfort eine Beschattung des Fahrzeuginnenraums mittels der Beschattungseinheit 15, beispielsweise Jalousien, oder elektrisch schaltbare Verdunkelung automatisiert werden. Die gegebenenfalls ohnehin vorhandene Beschattungseinheit 15 muss in diesem Fall nicht mehr manuell bedient werden.
Vorteilhaft lassen sich im Umluftbetrieb gegenüber einem Frischluftbetrieb bis zu 50 % Energie beim Heizen oder Kühlen einsparen. Vorteilhaft kann dennoch mittels der Auswertung des Feuchtesensor 21 und/oder des Luftqualitätssensor 23 ein verstärkter Scheibenbeschlag und/oder schlechte Luftqualität im Innenraum 4 vermieden werden. Entsprechende Messwerte können dank der vernetzten Regelung zu einer entsprechenden Stellbewegung der Umluftklap- pe 9 und/oder weiterer Stellelemente der Klimaanlage 11 umgesetzt werden, wobei vorteilhaft ohne Einbußen von Komfort Energie eingespart werden kann.
Bezugszeichenliste
Regeleinrichtung
Kraftfahrzeug
Innenraum
Regler
Stellglieder
Frisch-/ Umluftklappe
Klimaanlage
Sitztemperierung
Beschattungseinrichtung
Sensoren
Innentemperatursensor
Feuchtesensor
Luftqualitätssensor
Außentemperatursensor
Solarsensor
Sitzbelegungserkennungssensor
Istwert-Vektor
Störgrößenvektor
Sollwert-Vektor
Störgrößen
Stellgrößenvektor
Signal

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur vernetzten Steuerung von einer ein Innenraumklima eines Innenraums (4) eines Kraftfahrzeuges (3) beeinflussenden Klimaanlage (11 ) und zumindest einer weiteren von der Klimaanlage (11) unabhängigen, das Innenraumklima des Innenraums (4) beeinflussenden und ansteuerbaren Komponente (9,13,15) des Kraftfahrzeuges (3), mit folgenden Schritten:
Ermitteln eines Istwert-Vektors (31 ) mit zumindest einer das Innenraumklima charakterisierenden Größe,
Ermitteln eines Stellgrößenvektors (39) in Abhängigkeit des Istwert-Vektors (31 ),
Ansteuern der Klimaanlage (11 ) und der zumindest einen weiteren Komponente (9,13,15) mittels des Stellgrößenvektors (39).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , mit folgendem Schritt:
Ermitteln des Stellgrößenvektors (39) in Abhängigkeit des Istwert- Vektors (31 ) und eines Sollwert-Vektors (35).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt:
Ansteuern einer Sitzkühlung und/oder Sitztemperierung (13) mittels des Stellgrößenvektors (39) als weitere Komponente.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit folgendem Schritt:
Betreiben der Sitzkühlung mit voller Leistung, solange der Istwert-Vektor (31 ) folgende Werte aufweist: Eine Innenraumtemperatur ist größer als eine Schwelltemperatur, ein Startvorgang des Kraftfahrzeuges (3) liegt weniger als eine Zeitspanne tstart zurück.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit folgendem Schritt:
Betreiben der Klimaanlage (11) mit einer verringerten Kühlleistung, solange der Istwert-Vektor (31) folgende Werte aufweist: Eine Innenraumtemperatur ist größer als eine Schwelltemperatur, ein Startvorgang des Kraftfahrzeuges (3) liegt weniger als eine Zeitspanne tstart zurück.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit folgendem Schritt:
Reduzieren der Leistung der Sitzkühlung, solange der Istwert- Vektor (31) folgende Werte aufweist: Eine Innenraumtemperatur ist größer als eine Schwelltemperatur, ein Startvorgang des Kraftfahrzeuges (3) liegt weniger als eine Zeitspanne tstart zurück, und solange die Innenraumtemperatur beabstandet in einem vorgegebenen Intervall zu einer Solltemperatur des Innenraumklimas des Innenraums (4) hin abfällt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden vier Ansprüche, mit folgendem Schritt:
Betreiben der Sitzkühlung mit voller Leistung, wenn die Innenraumtemperatur größer ist als die Schwelletemperatur und wenn ein Signal einer Fernbedienung des Kraftfahrzeuges (3) ein Öffnen des Kraftfahrzeuges (3) anzeigt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 7, mit folgendem Schritt:
Getrenntes Ansteuern von zumindest zwei Sitzen, vorzugsweise vier oder fünf Sitzen, der Sitztemperierung (13) in Abhängigkeit des Istwert- Vektors (31 ) und des Sollwert- Vektors (35), wobei der Istwert- Vektor (31 ) und der Sollwert-Vektor (35) pro Sitz eine Klimazone des Kraftfahrzeuges (3) abbilden.
9. Verfahren nach dem Anspruch, mit folgendem Schritt:
Ansteuern der Sitztemperierung (13) in Abhängigkeit eines Signals einer Sitzbelegungserkennung (29) des Kraftfahrzeuges (3).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt:
Ermitteln eines Störgrößenvektors (33) mit zumindest einer das Innenraumklima des Innenraums (4) beeinflussenden Größe.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit folgendem Schritt:
Ermitteln des Stellgrößenvektors (39) in Abhängigkeit des Störgrößenvektors (33).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit folgendem Schritt:
Ermitteln des Störgrößenvektors (33) in Abhängigkeit einer mittels eines Solarsensors (27) gemessenen Strahlungsintensität.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit folgendem Schritt:
Ermitteln folgender Größen des Stellgrößenvektors (39) in Abhängigkeit der Strahlungsintensität des Störgrößenvektors (33): Einstellen einer Beschattungseinheit (15) zum Beschatten des Innenraums (4).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt:
Ermitteln des Istwert- Vektors (31 ) mittels Signalen von zumindest einem der folgendem Sensoren: Ein Feuchtesensor (21), ein Luftqualitätssensor (23), ein CO2- Sensor des Luftqualitätssensors (23).
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit folgendem Schritt:
Ermitteln folgender Größe des Stellgrößenvektors (39) in Abhängigkeit der Signale des CO2-Sensors und/oder des Feuchtesensor (21 ) des Istwert- Vektors (31 ): Einstellen einer Umluftklappe (9) der Klimaanlage (11 ) des Kraftfahrzeuges (3).
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, mit folgendem Schritt:
Ermitteln des Istwert- Vektors (31) und/oder das Störgrößenvektors (33) in Abhängigkeit von Signalen von zumindest einem oder mehreren der folgenden Messglieder: Ein Innenraumtemperatursensor (19), ein Außentemperatursensor (25), ein Solarsensor (27), ein Feuchtesensor (21 ), ein Luftqualitätssensor (23), ein CO2-Sensor des Luftqualitätssensors (23), eine Sitzbelegungserkennung (29).
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt:
Ermitteln des Stellgrößenvektors (39) mit zumindest einer oder mehrer der folgenden Stellgrößen: Ansteuerung der Umluftklappe (9), Ansteuerung der Klimaanlage (11 ), Ansteuerung der Sitztemperierung (13), Ansteuerung der Beschattungseinheit (15).
18. Regeleinrichtung (1 ) zur Regelung und/oder Steuerung eines Innenraumklimas eines Innenraums (4) eines Kraftfahrzeuges (3), ausgelegt und/oder eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
19. Regeleinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, mit zumindest einem oder mehreren der folgenden Messglieder (17): Ein Innentemperatursensoren (19), ein Feuchtesensor (21), ein Luftqualitätssensor (23), ein CO2-Sensor des Luftqualitätssensors (23), ein Außentemperatursensor (25), ein Solarsensor (27), eine Sitzbelegungserkennung (29) und zumindest einem oder mehreren der folgenden Stellglieder (7): Eine Umluftklappe (9), eine Klimaanlage (11 ), eine Sitztemperierung (13), eine Sitzkühlung der Sitztemperierung (13), eine Beschattungseinheit (15) und einem die Stellglieder (7) mittels eines aus den Messgliedern (17) gewinnbaren Istwert-Vektors (31) sowie Störgrößenvektors (33) und eines vorgebbaren Sollwert-Vektors (35) bestimmbaren Stellgrößenvektors (39) ansteuernden Regler (5).
20. Kraftfahrzeug (3) mit einer Regeleinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche.
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