DE102016221034A1 - Method for compensating blower voltage changes in a motor vehicle air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Änderungen der einem Gebläse einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage zugeführten Bordnetzspannung. Auf eine Änderung der Bordnetzspannung von einem ersten Wert auf einen zweiten, von dem ersten verschiedenen Wert hin wird der Einstellwert für die Temperatur der Gebläseauslassluft automatisch derart geändert wird, dass die Temperatur im Fahrzeuginnenraum voraussichtlich konstant bleibt. Dabei erfolgt die Änderung des Einstellwerts für die Temperatur der Gebläseauslassluft in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Abhängigkeit von Messwerten, welche den ersten und den zweiten Wert der Bordnetzspannung, aber weder den von dem Gebläse gezogenen elektrischen Strom noch die Drehzahl des Gebläses umfassen.The invention relates to a method for compensation of changes in a fan of a motor vehicle air conditioning system supplied vehicle electrical system voltage. Upon a change in the vehicle electrical system voltage from a first value to a second value different from the first, the setting value for the temperature of the fan outlet air is automatically changed such that the temperature in the vehicle interior is likely to remain constant. In this case, the change in the setting value for the temperature of the blower outlet air takes place in accordance with a predefined dependency on measured values which comprise the first and the second value of the vehicle electrical system voltage, but neither the electric current drawn by the blower nor the rotational speed of the blower.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Änderungen der einem Gebläse einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage zugeführten Bordnetzspannung sowie eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Klimaanlage.The invention relates to a method for compensating for changes in the power supply voltage supplied to a fan of a motor vehicle air conditioning system and to an air conditioning system configured for carrying out the method.
Ein Verfahren zur Kompensation von Änderungen der einem Gebläse einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage zugeführten Bordnetzspannung ist aus der
Die
Die
Die
Die vorgenannten Verfahren zur Kompensation von Gebläsespannungsänderungen sind mit einem gewissen schaltungstechnischen Aufwand und auch elektrischen Verlusten verbunden.The aforementioned methods for compensating blower voltage changes are associated with a certain circuit complexity and also electrical losses.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, plötzliche Änderungen der einem Gebläse einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage zugeführten Bordnetzspannung auf eine schnelle, besonders einfache und verlustarme Weise genau und zuverlässig kompensieren zu können, und zwar unter Verwendung von wenigen sehr einfach zu gewinnenden Messwerten.The invention is based on the object of being able to accurately and reliably compensate for sudden changes in the electrical system voltage supplied to a blower of a motor vehicle air-conditioning system in a fast, particularly simple and low-loss manner, using a few measurement values that are very easy to obtain.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Klimaanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved by a method and an air conditioner with the features of the independent claims.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Unter einer Klimaanlage wird hier sowohl eine Anlage zum wahlweisen Kühlen und Heizen des Fahrzeuginnenraums als auch eine Anlage verstanden, die nur das Heizen des Fahrzeuginnenraums ermöglicht.Under an air conditioner is understood here both a system for selectively cooling and heating the vehicle interior and a system that allows only the heating of the vehicle interior.
Bei der Erfindung wird einer Temperaturänderung im Fahrzeuginnenraum aufgrund einer sich ändernden Betriebsspannung eines Klimaanlagengebläses vorausschauend entgegengewirkt, indem auf eine Änderung der Bordnetzspannung von einem ersten Wert auf einen zweiten, von dem ersten verschiedenen Wert hin der Einstellwert für die Temperatur der Gebläseauslassluft automatisch derart geändert wird, dass die Temperatur im Fahrzeuginnenraum voraussichtlich konstant bleibt, wobei die Änderung des Einstellwerts für die Temperatur der Gebläseauslassluft in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Abhängigkeit von Messwerten erfolgt, welche den ersten und den zweiten Wert der Bordnetzspannung, aber weder den von dem Gebläse gezogenen elektrischen Strom noch die Drehzahl des Gebläses umfassen.In the invention, a change in temperature in the vehicle interior due to a changing operating voltage of an air conditioning fan is anticipated counteracted by automatically changing such a change in the vehicle electrical system voltage from a first value to a second, different from the first value, the set value for the temperature of the blower outlet air such the temperature in the passenger compartment is likely to remain constant, the change in the setting value for the temperature of the blower outlet air taking place in accordance with a predetermined dependence on measured values representing the first and the second value of the vehicle electrical system voltage, but not the electric current drawn by the blower Speed of the fan include.
Es hat sich gezeigt, dass ein einzige Art von Messwerten in Bezug auf das Klimaanlagengebläse, nämlich die aktuelle Bordnetzspannung bzw. die elektrischen Spannungen am Gebläse vor und nach einer Bordnetzspannung, genügt, um die Temperatur im Fahrzeuginnenraum sehr konstant halten zu können, wenn das Gebläse auf einfache und energiesparende Weise direkt aus dem Bordnetz versorgt wird, ohne die dem Gebläse zugeführte Spannung zu stabilisieren. Andere benötigte Messwerte betreffen nicht das Gebläse als solches und können von der in modernen Fahrzeugen vorhandenen Sensorik bereitgestellt werden, so dass die Erfindung ohne irgendwelche zusätzliche Sensorik realisiert werden kann. It has been found that a single type of measured values with respect to the air conditioning fan, namely the current vehicle electrical system voltage or the electrical voltages on the fan before and after a vehicle electrical system voltage, is sufficient to keep the temperature in the vehicle interior very constant when the blower is supplied directly from the electrical system in a simple and energy-saving manner, without stabilizing the voltage supplied to the blower. Other required measurements do not relate to the blower as such and can be provided by the sensors present in modern vehicles, so that the invention can be implemented without any additional sensors.
Der Einstellwert für die Temperatur der Gebläseauslassluft wird üblicherweise von einem Klimasteuergerät in Abhängigkeit von Fahrervorgaben und Sensorsignalen festgelegt. Daher ist jedes derartige Klimasteuergerät in der Lage, auf Gebläsespannungsänderungen zu reagieren, jedoch mit einer gewissen Verzögerung. Zum Beispiel, wenn bei mäßigen Außentemperaturen die Innenraumtemperatur steigt, weil der Lüfter plötzlich langsamer läuft, wird dies vom Klimasteuergerät registriert und durch stärkeres Kühlen oder durch Vermindern des Rückführungsanteils der Gebläseeinlassluft ausgeglichen. Dies erfolgt jedoch mit einer gewissen Verzögerung, welche mit der Erfindung beseitigt wird.The setting value for the temperature of the blower outlet air is usually determined by a climate control unit in dependence on driver specifications and sensor signals. Therefore, any such climate control device is capable of responding to fan voltage changes, but with some delay. For example, if the interior temperature rises at moderate outdoor temperatures because the fan suddenly slows down, this is registered by the climate control unit and compensated for by greater cooling or by reducing the recirculation rate of the blower inlet air. However, this is done with a certain delay, which is eliminated with the invention.
Aus den vorstehend dargelegten Gründen genügt es auch, wenn das Verfahren nur auf plötzliche Änderungen der Bordnetzspannung hin durchgeführt wird, also solche, die in der Größenordnung von Sekundenbruchteilen stattfinden, und nicht auf irgendwelche langsamen Änderungen hin, wie sie z. B. beim Laden oder mäßigen Entladen einer Fahrzeugbatterie auftreten.For the reasons set out above, it is also sufficient if the method is carried out only on sudden changes in the vehicle electrical system voltage, so those that take place in the order of fractions of a second, and not on any slow changes out as z. B. when charging or moderate discharge of a vehicle battery occur.
Im Falle einer plötzlichen Gebläsespannungsänderung wird der Einstellwert für die Temperatur der Gebläseauslassluft in Abhängigkeit von den Gebläsespannungswerten vor und nach der Spannungsänderung, der Temperatur der Gebläseeinlassluft, der Umgebungslufttemperatur und/oder weiteren Messwerten geändert. In the event of a sudden change in blower voltage, the blower outlet air temperature set value is changed depending on the blower voltage values before and after the voltage change, the blower inlet air temperature, the ambient air temperature, and / or other measured values.
Der solchermaßen geänderte Einstellwert für die Temperatur der Gebläseauslassluft führt dazu, dass die Temperatur der Gebläseauslassluft durch stärkeres oder schwächeres Heizen oder Kühlen der dem Gebläse zugeführten Luft und/oder durch Ändern des Rückführungsanteils der Gebläseeinlassluft geändert wird.The blower outlet air temperature setting thus changed causes the blower outlet air temperature to be changed by more or less heating or cooling the air supplied to the blower and / or changing the return portion of the blower inlet air.
Die Abhängigkeit des Einstellwertes für die Temperatur der Gebläseauslassluft von den o. g. Größen kann als eine im Voraus empirisch ermittelte oder im Kraftfahrzeug zu einem Zeitpunkt vor einer notwendigen Änderung des Einstellwertes vorliegende und im Kraftfahrzeug bzw. in dessen Klimasteuerung gespeicherte Nachschlagtabelle vorgegeben sein.The dependence of the setting value for the temperature of the blower outlet air of the o. G. Sizes can be predefined as a look-up table determined empirically in advance or in the motor vehicle at a time before a necessary change in the setting value and stored in the motor vehicle or in its climate control.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Einstellwert in Übereinstimmung mit der folgenden Funktion ermittelt, entweder in Echtzeit im Fahrzeug oder vorher zwecks Erstellung einer Nachschlagtabelle: 
- Tair,outlet,1
- = Temperatur der Gebläseauslassluft vor der Spannungsänderung [°C]
- Tair,outlet,2
- = Temperatur der Gebläseauslassluft nach der Spannungsänderung [°C]
- Tambient
- = Temperatur der Umgebungsluft des Fahrzeugs [°C]
- Ti
- = Mittlere Fahrzeuginnenraumtemperatur [°C]
- U1
- = elektrische Spannung am Gebläse vor der Spannungsänderung [V]
- U2
- = elektrische Spannung am Gebläse nach der Spannungsänderung [V]
- χ
- = Rückführungsanteil der Gebläseeinlassluft (nur Frischluft = 0 ... 1 = nur Rückführung)
- T air, outlet, 1
- = Temperature of blower outlet air before voltage change [° C]
- T air, outlet, 2
- = Temperature of blower outlet air after voltage change [° C]
- T ambient
- = Temperature of the ambient air of the vehicle [° C]
- T i
- = Mean vehicle interior temperature [° C]
- U 1
- = electrical voltage on the fan before the voltage change [V]
- U 2
- = electrical voltage at the fan after the voltage change [V]
- χ
- = Return proportion of the blower inlet air (only fresh air = 0 ... 1 = only return)
Der Term in eckigen Klammern in der obigen Funktion stellt die Temperatur der Gebläseeinlassluft dar, und wenn χ = 0 ist, ist Ti = Tambient, z. B. in einem ohne Luftumwälzung klimatisierten Fahrzeug oder einem Cabrio mit offenem Verdeck.The term in square brackets in the above function represents the temperature of the blower inlet air, and when χ = 0, T i = T ambient , e.g. B. in an air-conditioned vehicle or a convertible with an open top.
Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.The following is a description of an embodiment.
Ein Kraftfahrzeug verfügt über eine Klimaanlage mit automatischer oder manueller Wahl der Innenraumtemperatur. Die Klimaanlage enthält ein Gebläse, dessen Elektromotor mit Strom aus dem Bordnetz angetrieben wird. Im Falle von Änderungen der elektrischen Last im Bordnetz, z. B. durch Zuschalten oder Abschalten oder Zustandsänderung von Stromverbrauchern oder aufgrund von Fehlfunktion irgendeiner elektrischen Komponente oder schneller Änderung eines Batterieladestroms kann sich die dem Gebläse zugeführte Bordnetzspannung plötzlich ändern. A motor vehicle has an air conditioning system with automatic or manual selection of the interior temperature. The air conditioning system includes a fan whose electric motor is powered by electricity from the electrical system. In the case of changes in the electrical load in the electrical system, z. B. by connecting or disconnecting or changing state of power consumers or due to malfunction of any electrical component or rapid change of a battery charging current, the vehicle power supply voltage supplied to the fan may suddenly change.
Eine plötzliche Änderung der Bordnetzspannung kann somit zu Änderungen der Luftauslasstemperatur der Klimaanlage führen, die nicht nur die Behaglichkeit der Insassen beeinträchtigen, sondern sie auch irritieren können, sei es weil sie eine Fehlfunktion annehmen, oder durch ein sich änderndes Klimaanlagengeräusch. Und wenn das Gebläse schon vorher sehr langsam lief, kann ein noch langsamerer Gebläselauf zu Vereisung an einem Verdampfer der Klimaanlage führen oder auch zur Entstehung von Scheibenschlag. Desweiteren kann die Regelung der Klimaanlage über die zulässige Regelabweichung hinaus beeinträchtigt werden. A sudden change in the vehicle electrical system voltage can thus lead to changes in the air outlet temperature of the air conditioning, which not only affect the comfort of the occupants, but can also irritate them, either because they assume a malfunction or by changing air conditioning noise. And if the blower has been running very slowly before, an even slower blower run can lead to icing on an evaporator of the air conditioner or even to the emergence of Scheibenschlag. Furthermore, the control of the air conditioning can be affected beyond the allowable control deviation addition.
Üblicherweise regelt eine Klimaautomatik die Menge und Temperatur des vom Gebläse erzeugten Luftstrom in Übereinstimmung mit einem Temperatureinstellwert und Messwerten wie z. B. aktuelle Innenraumtemperatur und Sonneneinstrahlung. Irgendwelche Änderungen der Temperatur der Gebläseauslassluft aufgrund einer Bordspannungsänderung werden von der Klimaautomatik anhand von langsamen Messwertänderungen erkannt, aber nur entsprechend langsam kompensiert, so dass eine vorübergehende Temperaturänderung stattfindet, welche die Insassen möglicherweise unbehaglich finden.Normally, an automatic climate control regulates the amount and temperature of the air flow generated by the fan in accordance with a Temperaturinstellwert and measured values such. B. current interior temperature and sunlight. Any changes in the temperature of the fan outlet air due to an on-board voltage change are detected by the automatic climate control system on the basis of slow measured value changes, but compensated only slowly, so that a temporary temperature change takes place, which may find the occupants uncomfortable.
Im Ausführungsbeispiel wird auf eine plötzliche Änderung der Bordnetzspannung von einem ersten Wert auf einen zweiten, von dem ersten verschiedenen Wert hin der Einstellwert für die Temperatur der Gebläseauslassluft sofort derart korrigiert, dass die Temperatur im Fahrzeuginnenraum voraussichtlich konstant bleibt.In the exemplary embodiment, in response to a sudden change in the vehicle electrical system voltage from a first value to a second value different from the first value, the setting value for the temperature of the blower outlet air is corrected immediately in such a way that the temperature in the vehicle interior is likely to remain constant.
Als Korrekturwert für den Temperatureinstellwert können in der Klimaautomatik gespeicherte Erfahrungswerte oder in Echtzeit ermittelte Werte dienen, die von der Temperatur der Umgebungsluft, der Innenraumtemperatur, einem manuell vorgewählten Temperatureinstellwert, der Gebläsespannung, der gewählten Betriebsart der Klimaanlage usw. abhängen können.The correction value for the temperature setting value may be empirical values stored in automatic climate control or values determined in real time, which may depend on the ambient air temperature, the interior temperature, a manually preselected temperature setting value, the blower voltage, the selected operating mode of the air conditioning system and so on.
Korrekturwerte für den Temperatureinstellwert, mit denen in einem stationären, d.h. eingeregelten Betriebspunkt, die Innenraumtemperatur automatisch konstant gehalten werden kann, können auch in der Klimaautomatik berechnet werden, z. B. in Übereinstimmung mit der folgenden Funktion: 
- Tair,outlet,1
- = Temperatur der Gebläseauslassluft vor der Spannungsänderung [°C]
- Tair,outlet,2
- = Temperatur der Gebläseauslassluft nach der Spannungsänderung [°C]
- Tambient
- = Temperatur der Umgebungsluft des Fahrzeugs [°C]
- Ti
- = Mittlere Fahrzeuginnenraumtemperatur [°C]
- U1
- = elektrische Spannung am Gebläse vor der Spannungsänderung [V]
- U2
- = elektrische Spannung am Gebläse nach der Spannungsänderung [V]
- χ
- = Rückführungsanteil der Gebläseeinlassluft [nur Frischluft = 0 ... 1 = nur Rückführung]
- T air, outlet, 1
- = Temperature of blower outlet air before voltage change [° C]
- T air, outlet, 2
- = Temperature of blower outlet air after voltage change [° C]
- T ambient
- = Temperature of the ambient air of the vehicle [° C]
- T i
- = Mean vehicle interior temperature [° C]
- U 1
- = electrical voltage on the fan before the voltage change [V]
- U 2
- = electrical voltage at the fan after the voltage change [V]
- χ
- = Return proportion of blower inlet air [only fresh air = 0 ... 1 = only return]
Auf diese Weise kann der Einfluss einer Gebläsespannungsänderung schon in dem Augenblick berechnet werden, in dem die Änderung stattfindet, und die Klimaautomatik kann schon reagieren, bevor die Gebläsespannungsänderung irgendwelche Änderungen von Temperaturmesswerten zur Folge hat. Somit kann die Innenraumtemperatur weitaus besser als bislang stabilisiert werden. Unter Gebläsespannnungsänderung ist jede Änderung der Gebläsespannung zu verstehen, die nicht von der Klimaautomatik selbst hervorgerufen wird.In this way, the influence of a fan voltage change can already be calculated as soon as the change takes place, and the automatic climate control can already react before the fan voltage change results in any changes in temperature readings. Thus, the interior temperature can be stabilized far better than before. Fan voltage change means any change in fan voltage that is not caused by the automatic climate control itself.
Die Gebläsespannung kann dabei über die Bordnetzwerke abgefragt werden oder aus der Batteriespannung unter Zuhilfenahme eines Sollwertes für das Gebläse berechnet werden.The blower voltage can be queried via the on-board networks or calculated from the battery voltage with the aid of a setpoint for the blower.
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Legal Events
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| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: BONSMANN - BONSMANN - FRANK PATENTANWAELTE, DE |
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| R082 | Change of representative |
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| R016 | Response to examination communication | ||
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