DE3836596C2 - - Google Patents
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- DE3836596C2 DE3836596C2 DE3836596A DE3836596A DE3836596C2 DE 3836596 C2 DE3836596 C2 DE 3836596C2 DE 3836596 A DE3836596 A DE 3836596A DE 3836596 A DE3836596 A DE 3836596A DE 3836596 C2 DE3836596 C2 DE 3836596C2
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D23/01—Control of temperature without auxiliary power
- G05D23/13—Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures
- G05D23/1393—Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures characterised by the use of electric means
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
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- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und eine Einrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 7 zur Regelung der Raumtemperatur,
insbesondere der Innenraumtemperatur von Kraftfahrzeugen.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind
aus der europäischen Patentschrift 00 83 048 vorbekannt.
Dort ist eine Regeleinrichtung für eine Heiz- und/oder
Klimaanlage von Kraftfahrzeugen beschrieben, bei der die
Innenraumtemperatur durch einen Innenraumtemperaturfühler
gemessen wird. Die Solltemperatur kann getrennt für Fahrer
und Beifahrer durch zwei Sollwertgeber vorgegeben werden.
Ein elektrischer Regler bildet die Regeldifferenz aus dem
Mittelwert der Solltemperatur und der Raumtemperatur und
steuert abhängig von der Regeldifferenz eine
Stelleinrichtung, die mit einem Stellglied zur Beeinflussung
der dem Innenraum zugeführten Wärmemenge mechanisch
verbunden ist. Um eine Störung der Funktion des Reglers bei
einer Veränderung der fahrerseitigen oder beifahrerseitigen
Solltemperatur zu vermeiden, ist ein Verzögerungsnetzwerk
vorgesehen, daß die Sollwertänderung verzögert an den Regler
weitergibt. Die Stelleinrichtung weist einen Lageregelkreis
auf.
Die vorbekannte Regeleinrichtung hat jedoch Nachteile. Die
dort beschriebene Solltemperaturverzögerung ist nur dann
anwendbar, wenn eine Regeleinrichtung mit Trennung der
Solltemperaturvorgabe für Fahrer und Beifahrer vorgesehen
ist. Die Verzögerung der Solltemperatur ist zwar bei jeder
Solltemperaturänderung, insbesondere bei jeder sprunghaften
Änderung der Solltemperatur wirksam, doch bleiben
sprunghafte Änderungen der gemessenen Innenraumtemperatur,
insbesondere beim Einschalten des Reglers und insbesondere
beim Start des Kraftfahrzeuges, unberücksichtigt. Derartige
sprunghafte Änderungen der Innenraumtemperatur führen
genauso wie sprunghafte Änderungen der voreingestellten
Solltemperatur zu einer sprunghaften Änderung der
Regeldifferenz von Solltemperatur und Raumtemperatur. Das
heißt, eine sprunghafte Änderung der Innenraumtemperatur
könnte zu einer sprunghaften Verstellung des Stellgliedes
zur Beeinflussung der dem Innenraum zugeführten Wärmemenge
führen. Dies hätte zur Folge, daß die Fahrzeuginsassen einem
Wärmeschwall oder Kälteschwall, insbesondere beim Kaltstart
des Kraftfahrzeuges ausgesetzt sind.
Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Regeleinrichtung ist
die Tatsache, daß bei dem Temperaturregler ein
Lageregelkreis für die Stellung des Stellglieds zur
Beeinflussung der dem Raum zugeführten Wärmemenge
erforderlich ist. Derartige Lagerregelkreise benötigen eine
Rückmeldeeinrichtung am Stellglied bzw. der Stelleinrichtung
und einen zusätzlichen elektrischen Regler, der den Aufbau
der vorbekannten Regeleinrichtung teuer und aufwendig macht.
Schließlich ist aufgrund der Trennung der vorbekannten
Regeleinrichtung in einen fahrerseitigen und in einen
beifahrerseitigen Zweig die Zusammenfassung der
Regeleinrichtung mit den Stelleinrichtungen kaum möglich, so
daß zur Installation der vorbekannten Regeleinrichtung in
einem Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Verbindungsleitungen
erforderlich ist. Dies trägt ebenfalls zur Verteuerung der
vorbekannten Regeleinrichtung bei.
Aus dem DE-Fachbuch von G. Strohrmann
"Automatisierungstechnik", Oldenburg Verlag München 1988
Seiten 69-74 ist es bekannt, bei unstetigen Schalt- oder
Schrittreglern Stelleinrichtungen mit Integralverhalten zu
verwenden. Derartige Schalt- oder Schrittregler können die
Verstellgeschwindigkeit des Stellglieds jedoch allein
diskret im Sinne einer Ein/Ausregelung vorgeben und sind
deshalb aufgrund des starken Überschwingens der Regelgröße
für die Regelung von Innenraumtemperaturen kaum geeignet.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine
Einrichtung zur Regelung der Raumtemperatur zu schaffen, das
einfach und kostengünstig herstellbar ist und das dennoch
eine komfortable Regelung der Innenraumtemperatur,
insbesondere ohne Wärme- und Kälteschwall, ermöglicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die gestellte
Aufgabe dadurch gelöst, daß der Regler
Proportional-Differenzial-Verhalten aufweist, daß die
Stelleinrichtung Integralverhalten aufweist und daß der
Regler die Stelleinrichtung derart steuert, daß allein die
Verstellgeschwindigkeit des Stellglieds nach Betrag und
Richtung vorgegeben wird.
Dadurch, daß der Regler Proportional-Differenzial-Verhalten
aufweist, ist eine schnelle Reaktion des Reglers auf
sprunghafte Änderungen der Solltemperatur und/oder der
Innenraumtemperatur und damit auf sprunghafte Änderungen der
Regeldifferenz aus Solltemperatur und Innenraumtemperatur
möglich. Dadurch, daß die Stelleinrichtung Integralverhalten
aufweist, ist sichergestellt, daß im statischen
eingeregelten Zustand des Reglers sich keine bleibende
Abweichung der Innenraumtemperatur von der Solltemperatur
einstellt. Zudem wird durch das Integralverhalten der
Stelleinrichtung eine sprunghafte Verstellung der
Stelleinrichtung und damit des Stellglieds verhindert, so
daß die Gefahr, daß die Fahrzeuginsassen einem Wärmeschwall
oder Kälteschwall ausgesetzt werden, gegenüber dem
Vorbekannten stark vermindert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem
Vorbekannten den Vorteil, daß insbesondere beim Kaltstart
eines Kraftfahrzeuges mit großer Sicherheit ein Wärme- oder
Kälteschwall vermieden wird. Zudem ist ein Überschwingen der
Innenraumtemperatur über die voreingestellte Solltemperatur
hinaus durch das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem
Vorbekannten vermindert. Weil bei gegebener Regeldifferenz
von Solltemperatur und Innenraumtemperatur eine gegenüber
dem Vorbekannten geringere Verstellung des Stellglieds
erfolgt, ist eine aufwendige Lageregelung entsprechend der
vorbekannten Regeleinrichtung nicht erforderlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den auf den Anspruch
1 rückbezogenen Unteransprüchen hervor.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Solltemperatur für
eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Einschalten des Reglers
um einen Betrag vermindert wird. Beim Kaltstart eines
Kraftfahrzeuges wird die Versorgungsspannung auch für die
Heizungsregelung üblicherweise eingeschaltet. Gerade bei
diesem Kaltstart liegt häufig eine große Regeldifferenz von
Solltemperatur und Innenraumtemperatur vor. In diesem Fall
soll also erfindungsgemäß die Solltemperatur vermindert
werden, um eine zu starke Reaktion des Reglers auf die große
Soll-Istwert-Differenz zu vermeiden. Die dem Regler
zugeführte Regeldifferenz aus Solltemperatur und
Innenraumtemperatur ist dann also kleiner als die
tatsächlich vorhandene Regeldifferenz. Der Steuerbefehl für
die Stelleinrichtung fällt entsprechend geringer aus. Das
Stellglied wird zwar in Richtung der Abweichung von
Solltemperatur und Innenraumtemperatur verstellt. Die
Verstellung ist jedoch nicht so groß, wie sie ohne Anwendung
der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte wäre.
Es ist besonders vorteilhaft, den Betrag der Verminderung
der Solltemperatur mit der Zeit nach dem Einschalten des
Reglers kleiner und/oder von der Änderung der Regeldifferenz
in einer vorgegebenen zweiten Zeitdauer nach dem Einschalten
des Reglers und/oder von der Regeldifferenz selbst abhängig
zu wählen. Durch die Abhängigkeit des Betrages von der Zeit
nach dem Einschalten des Reglers kann z. B. der Betrag mit
fortschreitender Betriebszeit des Reglers immer weiter,
z. B. bis auf den Wert 0 verringert werden, um eine
bleibende Regelabweichung zwischen der Solltemperatur und
der Raumtemperatur zu verhindern. Durch Beeinflussung des
Betrages abhängig von der Änderung der Regeldifferenz von
Solltemperatur und Innenraumtemperatur kann das
Wärmemengenangebot der durch den Regler gesteuerten
Heizeinrichtung berücksichtigt werden, so daß z. B. beim
Kaltstart des Kraftfahrzeuges und niedrigeren
Außentemperaturen eine Beaufschlagung der Fahrzeuginsassen
mit kalter, noch nicht aufgeheizter Luft verhindert werden
kann.
Es ist vorteilhaft, wenn die Verminderung durch den Betrag
verzögert erfolgt, weil so eine Störung des Reglers in
seiner Funktion durch zu schnelle Verminderung der
Solltemperatur um den Betrag vermieden wird.
Um die im Innenraum des Kraftfahrzeuges schließlich
eingestellte Temperatur dem subjektiven Wärmeempfinden der
Fahrzeuginsassen anzupassen, ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Solltemperatur zusätzlich für die gesamte Zeitdauer
des Verfahrens um einen zweiten Betrag vermindert oder
erhöht wird, der von der Regeldifferenz in einer zweiten
Zeitdauer nach dem Einschalten des Reglers abhängig gewählt
wird. Durch diese Maßnahmen wird insbesondere beim Kaltstart
des Kraftfahrzeuges über die Innenraumtemperatur indirekt
die Außentemperatur gemessen. Dabei wird davon ausgegangen,
daß bei längerem Abstellen des Kraftfahrzeuges die
Innenraumtemperatur sich im wesentlichen der Außentemperatur
um das Kraftfahrzeug herum angenähert hat. Beim Kaltstart
des Kraftfahrzeuges entspricht dann die gemessene
Regeldifferenz von Solltemperatur und Innenraumtemperatur im
wesentlichen der Differenz von Solltemperatur und
Außentemperatur. Geht man davon aus, daß die voreingestellte
Solltemperatur sich in einem relativ schmalen Bereich
zwischen 18 und 28°C bewegt, so ist die beim Kaltstart des
Kraftfahrzeuges gemessene Regeldifferenz im wesentlichen der
Außentemperatur proportional. Die gemessene Regeldifferenz
wird dann herangezogen, um den zweiten Betrag zu bestimmen,
der die Physiologieanpassung der tatsächlich durch den
Regler eingeregelten Innenraumtemperatur an die
Außentemperatur zu bewirken.
Um eine Verstellung des Stellglieds sofort nach dem
Einschalten des Reglers sicherzustellen, ist es vorteilhaft,
wenn die Stellgröße für die Stelleinrichtung für eine
vorgegebene dritte Zeitdauer nach dem Einschalten des
Reglers um einen dritten Betrag erhöht wird, der von der
Regeldifferenz abhängig gewählt wird. Durch diese Maßnahmen
können Verzögerungen in dem Steuersignal für die
Stelleinrichtung, die sich aus einer verlangsamten Reaktion
des Stellglieds aufgrund seines Integralverhaltens und
aufgrund der Verminderung der Solltemperatur ergeben,
überspielt werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird bei der
erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch gelöst, daß der Regler
ein PD-Regler ist und daß der Regler (PD) eine
Geschwindigkeitssteuereinrichtung für die Stelleinrichtung
aufweist, die Betrag und Richtung der Geschwindigkeit der
Stelleinrichtung steuert.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat gegenüber dem
Vorbekannten die gleichen Vorteile, wie das erfindungsgemäße
Verfahren.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den auf die
erfindungsgemäße Einrichtung rückbezogenen Unteransprüchen.
Es ist auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung besonders
vorteilhaft, wenn eine Einrichtung vorgesehen ist, die die
Solltemperatur für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem
Einschalten des Reglers um einen Betrag vermindert.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Einrichtung zur
Verminderung der Solltemperatur einen Funktionsbildner
aufweist, der den Betrag, um den die Solltemperatur
vermindert wird, abhängig von der Regeldifferenz von
Solltemperatur und Raumtemperatur gemäß einer vorgegebenen
Funktion bestimmt. Durch Vorsehen des Funktionsbildners ist
man in der Lage, nahezu beliebige Abhängigkeiten des
Betrages von der Regeldifferenz zu erzeugen.
Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, eine Starterkennung
vorzusehen, die das Einschalten des Reglers erfaßt und die
Schalter gemäß der vorgegebenen Zeitdauer betätigt, wobei
die Schalter die entsprechenden Signalwege der Einrichtung
zur Verminderung der Solltemperatur schalten.
Als Solltemperaturgeber kann man ein elektrisches
Potentiometer verwenden. Es ist jedoch auch vorteilhaft
möglich, den Solltemperaturgeber als elektrischen Schalter
auszubilden, der mit einem Widerstandsnetzwerk verbunden
ist, so daß durch Betätigung des Schalters verschiedene
Widerstände mit dem Regler verbunden werden, wobei die
Widerstandswerte vorgegebenen Solltemperaturen entsprechen.
Um eine schnelle Reaktion der erfindungsgemäßen Einrichtung
auf Änderungen der Innenraumtemperatur zu ermöglichen, ist
es besonders vorteilhaft, den Innenraumtemperaturfühler in
einem Kraftfahrzeug im Kopfraum, insbesondere an einer
Kopfstütze einzuordnen. Dieser Meßort ist häufig durch eine
gleichmäßige Strömung der ständig im Luftaustausch
begriffenen Innenraumluft gekennzeichnet und ist besonders
geeignet, das Wärmeempfinden des Menschen zu registrieren.
Aufgrund der einfachen Ausbildung der Stelleinrichtung und
aufgrund der Tatsache, daß keine Lageregelung erforderlich
ist und nur wenige Eingangssignale dem Regler zugeleitet
werden müssen, ist es vorteilhaft, den Regler und die
Stelleinrichtung als bauliche Einheit auszubilden.
Auch eine Trennung zwischen Regler und Stellglied ist
vorteilhaft gegenüber dem angegebenen bekannten Verfahren,
da keine Verbindungsleitungen für ein Rückmeldepotentiometer
benötigt werden.
Das Stellglied kann eine Luftmischklappe in der
Luftmischkammer eines Kraftfahrzeuges oder auch ein
Wasserventil in der Zu- oder Ablaufleitung eines
Wärmetauschers des Kraftfahrzeuges sein.
Der Aufwand zum Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung ist
insbesondere dann besonders gering, wenn der Regler die
Einrichtung zur Verminderung der Solltemperatur und/oder die
Physiologieanpassung und/oder die Startverstellung und/oder
die Starterkennung Teil eines Mikrorechners sind.
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung bei
dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der
Raumtemperatur durchgeführt wird, ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 grobschematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung
zur Regelung der Raumtemperatur in einem Kraftfahrzeug,
Fig. 2 zeitabhängig die Schaltzustände dreier Schalter der
erfindungsgemäßen Einrichtung nach der Fig. 1 und
Fig. 3 ein Kennfeld in dem der Betrag zur Verminderung der
Solltemperatur in Abhängigkeit von der Zeit und von der
Abweichung der Solltemperatur von der Innenraumtemperatur
und von der Änderung der Regeldifferenz dargestellt ist.
In der Fig. 1 wird die Solltemperatur (TS) eines
Solltemperaturgebers (STG) mit positiven Vorzeichen und die
Innenraumtemperatur (TI) eines Innenraumtemperaturfühlers
(ITF) mit negativen Vorzeichen einem ersten Summenpunkt
(SP 1) zugeführt, der aus diesen Eingangsgrößen und weiteren
später beschriebenen Eingangsgrößen eine Regeldifferenz oder
Abweichung (E), insbesondere der Innenraumtemperatur (TI)
von der Solltemperatur (TS) bildet. Diese Regeldifferenz (E)
wird parallel über eine erste Abweichung (A 1), eine zweite
Abzweigung (A 2) und eine dritte Abzweigung (A 3) einem
Proportional-Differenzialregler (PD), einer Startverstellung
(SV) und einem Funktionsbildner von (F(E)) zugeleitet. Über
einen zweiten Schalter (S 2) und eine vierte Abzweigung (A 4)
ist die Abzweigung (E) zusätzlich noch einem Differenzierer
(D) und einer Physiologieanpassung (PA) zuleitbar.
Das Ausgangssignal des Proportional-Differenzialreglers (PD)
und das Ausgangssignal der Startverstellung (SV) sind im
geschlossenen Zustand eines ersten Schalters (S 1), einem
zweiten Summenpunkt (SP 2) mit gleichem Vorzeichen zuleitbar.
Das Ausgangssignal des Proportional-Differenzial-Reglers
(PD) bzw. die Summe der Ausgangssignale des
Proportional-Differenzialreglers (PD) und der
Startverstellung (SV) steuern eine Stelleinrichtung, die als
Motorendstufe (ME) ausgebildet ist, die wiederum einen
Elektromotor (M) mit Strom beaufschlagt, wobei Stromrichtung
und Stromstärke durch die Ausgangssignale bestimmt sind. Der
Elektromotor (M) ist mechanisch mit einem Stellglied
verbunden, daß im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 als
Luftklappe (LK) ausgebildet ist.
Die Luftklappe (LK) beeinflußt die dem Raum zugeführte
Wärmemenge, z. B. durch Veränderung des
Durchflußquerschnitts durch eine luftführende Rohrleitung.
Die Stellung der Luftklappe (LK) beeinflußt, wie in der
Fig. 1 gestrichelt dargestellt über den
Kraftfahrzeuginnenraum (I) die Innenraumtemperatur (TI), die
über den Innenraumtemperaturfühler (ITF) gemessen wird.
Der Funktionsbildner (F(E)), der mit der Abweichung (E)
beaufschlagt wird, ist mit einer Verzögerung (V) verbunden,
die das Ausgangssignal (TSV) des Funktionsbildners (F(E))
verzögert bei geschlossenem dritten Schalter (S 3) mit
negativen Vorzeichen an den ersten Summenpunkt (SP 1)
weiterleitet. Die Funktion des Funktionsbildners (F(E)) und
der Verzögerung (V) ist von der Ausgangsgröße eines
Kennfeldspeichers (KS) abhängig, der wiederum in seiner
Funktion durch einen Differenzierer (D) beeinflußt wird, der
die Abweichung (E) empfängt. Eine Physiologieanpassung (PA)
empfängt die Abweichung (E) und erzeugt abhängig von der
Abweichung (E) einen Betrag (TPA) der mit negativen
Vorzeichen ebenfalls dem ersten Summenpunkt (SP 1) zugeführt
wird. Die Schalter (S 1, S 2, S 3) werden durch eine
Starterkennung (SE) gesteuert, die das Einschalten der
Regeleinrichtung durch Abfrage des Potentials an der Klemme
(15) des Kraftfahrzeuges, also durch Ermittlung, ob die
Zündung eingeschaltet ist, ermittelt. Klemme (15) ist in
Fig. 1 mit (KL 15) bezeichnet.
Der Funktionsbildner (F(E)), die Verzögerung (V), der
Kennfeldspeicher (KS) und der Differenzierer (D) sind Teile
einer Einrichtung (SA) zur Verminderung des Sollwerts für
eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Einschalten der
Regeleinrichtung.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung
der Raumtemperatur und damit das Verfahren zur Regelung der
Raumtemperatur werden im folgenden anhand der Fig. 2 und
3 näher erläutert:
In der Fig. 2 ist der Schaltzustand der Schalter (S 1, S 2,
S 3) in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Einschalten des
Reglers dargestellt. In der Fig. 3 sind Teile des
Kennfeldes des Kennlinienspeichers (KS) anhand einzelner
Kennlinien der Sollwertverzögerung (TSV) in Abhängigkeit von
der Zeit nach dem Einschalten des Reglers und in
Abhängigkeit von der Abweichung (E) dargestellt.
Wie in Fig. 2a und b dargestellt werden mit dem Einschalten
des Reglers, d. h. mit dem Auftreten der Versorgungsspannung
an Klemme (15) durch die Starterkennung (SE) der erste
Schalter (S 1) und der zweite Schalter (S 2) geschlossen.
Dadurch wird der zweite Summenpunkt (SP 2) mit dem
Ausgangssignal der Startverstellung (SV) verbunden, die
abhängig von Betrag und Vorzeichen der Abweichung (E) die
Motorendstufe mit einem Stellsignal beaufschlagt, daß die
Luftklappe (LK) durch den Motor (M) im Sinne einer
Verringerung der Abweichung (E) beaufschlagt.
Zugleich wird über den geschlossenen zweiten Schalter (S 2)
der Differenzierer (D) und die Physiologieanpassung (PA) mit
der Abweichung (E) beaufschlagt. Die Physiologieanpassung
(PA) ermittelt aus der Abweichung (E) der Solltemperatur von
der Innenraumtemperatur indirekt die Außentemperatur und
erzeugt eine Temperatur (TPA) zur Physiologieanpassung, die
dem ersten Summenpunkt (SP 1) zugeleitet wird. Der Betrag der
Temperatur (TPA) zur Physiologieanpassung ist für die
gesamte Zeitdauer an der an Klemme (15) Spannung anliegt,
fest. Die Ermittlung der Temperatur (TPA) zur
Physiologieanpassung erfolgt jedoch nur in der Zeitdauer
(T 2), in der der Schalter (S 2) geschlossen ist.
Der Differenzierer (D) erhält während der zweiten Zeitdauer
(T 2) die Abweichung (E). Die Abweichung (E) wird im
Differenzierer (D) differenziert, so daß der Differenzierer
(D) dem Kennlinienspeicher (S) ein Ausgangssignal zuleitet,
daß der Änderung der Abweichung (E) während der zweiten
Zeitdauer (T 2) entspricht. Der Kennlinienspeicher (KS) wählt
entsprechend der Änderung der Abweichung (E) in der zweiten
Zeitdauer (T 2) eine Kennlinie aus den Kennlinien (1-5) aus,
die den Betrag der Sollwertverzögerung (TSV) abhängig von
der Zeit (t) nach dem Einschalten des Reglers bestimmt. Man
erkennt in der Fig. 3, daß bei kleinen Änderungen der
Abweichung (E), die z. B. der Kennlinie (1) entsprechen, der
Startwert der Sollwertverzögerung (TSV) gering ist und
abhängig von der Zeit (t) schnell auf den Wert 0 abgeklungen
ist. Ist dagegen die Änderung der Abweichung (E) in der
zweiten Zeitdauer (T 2) groß, so ist der Startwert der
Sollwertverzögerung (TSV) größer, durchläuft ein Maximum und
fällt erst nach längerer Zeit nach Einschalten des Reglers
auf den Wert 0 ab.
Nach Ermittlung der Änderung der Abweichung (E), d. h. nach
Ablauf der zweiten Zeitdauer (T 2) wird der zweite Schalter
(S 2) geöffnet und der erste Schalter (S 1) geschlossen. Der
erste Schalter (S 1) wird dabei für eine erste Zeitdauer (T 1)
geschlossen gehalten, die der maximalen Zeitdauer entspricht
bis die Sollwertverzögerung (TSV) abhängig von der Wahl der
Kennlinie auf den Wert 0 abgesunken ist.
Die Ausgangsgröße des Kennfeldspeichers (KS), also der
Korrekturwert (K), wird über eine fünfte Abzweigung (A 5) dem
Funktionsbildner (F(E)) und der Verzögerung (V) zugeleitet.
Der Funktionsbildner (F(E)) multipliziert z. B. die
Abweichung (E) mit dem Korrekturwert (K) und leitet das
Ergebnis an die Verzögerung (V) weiter. Die Größe der
Verzögerung, die die Verzögerung (V) erzeugt, ist von der
Größe des Korrekturwertes (K) ebenfalls abhängig. Durch
diese Maßnahme ist sichergestellt, daß bei großer
Änderungsgeschwindigkeit der Abweichung (E) und damit bei
großem Wert des Korrekturfaktors (K) die Sollwertverzögerung
(TSV) schneller an dem ersten Summenpunkt (SP 1) anliegt und
schneller wirksam ist. Die Ausgangsgröße der Verzögerung (V)
wird über den geschlossenen ersten Schalter (S 1) den ersten
Summenpunkt (SP 1) zugeleitet.
Nach Ablauf einer dritten Zeitdauer (T 3) wird der dritte
Schalter (S 3) geöffnet, so daß die Voreinstellung der
Luftklappe (LK) zur Verminderung der Abweichung (E)
unterbleibt. Die dritte Zeitdauer (T 3) ist dabei vorteilhaft
so gewählt, daß der dritte Schalter (S 3) erst dann geöffnet
wird, wenn der erste Schalter (S 1) geschlossen wird, so daß
die Sollwertverzögerung (TSV) wirksam ist. Die
Sollwertverzögerung (TSV) bewirkt dann eine Verminderung der
Abweichung (E), die dem Proportional-Differenzialregler (PD)
eine geringere Abweichung (E) zuführt, als tatsächlich
vorliegt. Das Stellglied (LK) wird durch diese Maßnahme zwar
in Richtung auf eine Verringerung der Abweichung (E)
verstellt. Die Größe der Verstellung entspricht jedoch der
vorgespiegelten Abweichung (E) durch das Wirksamsein der
Sollwertverzögerung (TSV) und ist geringer als der Betrag
der Verstellung wäre, wenn die tatsächliche Abweichung (E)
zwischen der Solltemperatur und der Innenraumtemperatur auf
den Proportional-Differenzialregler einwirken würde. Durch
diese Maßnahmen wird ein Wärme- oder Kälteschwall im
Kraftfahrzeug verhindert und das Überschwingen der
Innenraumtemperatur über die Solltemperatur wird gegenüber
dem Vorbekannten wesentlich verringert.
Nach Ablauf der ersten Zeitdauer (T 1), wenn der Betrag der
Sollwertverzögerung (TSV) auf den Wert 0 abgesunken ist,
wird der erste Schalter (S 1), wie in Fig. 2a dargestellt,
geöffnet. Dadurch ist die Einrichtung (SA) zur Verminderung
des Sollwertes (TS) ebenso wie die Startverstellung (SV)
unwirksam. Der Proportional-Differenzialregler (PD) regelt
nun die Innenraumtemperatur (TI) auf die tatsächliche
Solltemperatur (TS) abhängig von der tatsächlichen
Abweichung (E), korrigiert allein durch die Temperatur (TPA)
zur Physiologieanpassung, um die Innenraumtemperatur (TI)
dem Wärmeempfinden der Kraftfahrzeuginsassen anzupassen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist keine Lageregelung der
Luftklappe (LK) erforderlich, so daß eine komfortable
Regelung der Innenraumtemperatur gewährleistet ist, die
einfach und kostengünstig realisiert werden kann.
Claims (21)
1. Verfahren zur Regelung der Raumtemperatur,
insbesondere der Innenraumtemperatur von
Kraftfahrzeugen, bei dem eine Solltemperatur verzögert
vorgegeben und eine Raumtemperatur gemessen wird, bei
dem eine Regeldifferenz aus Solltemperatur und
Raumtemperatur in einem stetigen Regler gebildet und
abhängig von der Regeldifferenz eine Stelleinrichtung
kontinuierlich gesteuert wird, wobei die
Stelleinrichtung ein Stellglied zur Beeinflussung der
dem Raum zugeführten Wärmemenge verstellt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Regler (PD)
Proportional-Differenzial-Verhalten aufweist, daß die
Stelleinrichtung (ME) Integralverhalten aufweist und daß
der Regler (PD) die Stelleinrichtung derart steuert, daß
allein die Verstellgeschwindigkeit des Stellglieds nach
Betrag und Richtung vorgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Solltemperatur (TS) für eine vorgegebene Zeitdauer
(T 1) nach dem Einschalten des Reglers (PD) um einen
ständig zu korrigierenden Betrag (TSV) vermindert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betrag (TSV) mit der Zeit (t) nach Einschalten des
Reglers (PD) kleiner wird und/oder von der Änderung der
Regeldifferenz (E) in einer vorgegebenen zweiten
Zeitdauer (T 2) nach dem Einschalten des Reglers (PD)
und/oder von der Regeldifferenz (E) selbst abhängig
gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verminderung durch den Betrag (TSV) verzögert
erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Solltemperatur (TS) zusätzlich für die gesamte
Zeitdauer des Verfahrens um einen zweiten Betrag (TPA)
vermindert oder erhöht wird, der von der Regeldifferenz
(E) in einer zweiten Zeitdauer (T 2) nach dem Einschalten
des Reglers (PD) abhängig gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stellgröße für die Stelleinrichtung (ME) für eine
vorgegebene dritte Zeitdauer (T 3) nach dem Einschalten
des Reglers (PD) um einen dritten Betrag erhöht wird,
der von der Regeldifferenz (E) abhängig gewählt wird.
7. Einrichtung zur Regelung der Raumtemperatur,
insbesondere der Innenraumtemperatur von Kraftfahrzeugen
mit einem stetigen elektrischen Regler, der die
Ausgangsgrößen eines Solltemperaturgebers und eines
Raumtemperaturfühlers empfängt und abhängig von der
Regeldifferenz der Ausgangsgrößen eine Stelleinrichtung
mit einem Elektromotor kontinuierlich steuert, die mit
einem Stellglied zur Beeinflussung der dem Raum
zugeführten Wärmemenge verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Regler (PD) ein PD-Regler ist
und daß der Regler (PD) eine
Geschwindigkeitssteuereinrichtung für die
Stelleinrichtung aufweist, die Betrag und Richtung der
Geschwindigkeit der Stelleinrichtung steuert.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung (SA) vorgesehen ist, die die
Solltemperatur (TS) für eine vorgegebene Zeitdauer (T 1)
nach dem Einschalten des Reglers (PD) um einen Betrag
(TSV) vermindert.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (SA) zur Verminderung der
Solltemperatur (TS) einen Funktionsbildner (F(E))
aufweist, der den Betrag (TSV) abhängig von der
anfänglichen Regeldifferenz (E) von Solltemperatur (TS)
und Raumtemperatur (TI) und deren anfänglicher Änderung
gemäß einer vorgegebenen Funktion bestimmt.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (SA) zur Verminderung der
Solltemperatur (TS) eine Verzögerung (V) aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 und/oder Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (SA) zur
Verminderung der Solltemperatur (TS) einen
Kennfeldspeicher (KS) aufweist, in dem der Betrag (TSV)
in Abhängigkeit von der Änderung der Regeldifferenz (E)
in einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Einschalten des
Reglers und in Abhängigkeit von der Regeldifferenz (E)
abgelegt ist und daß der Betrag (TSV) dem
Funktionsbildner (F(E)) und der Verzögerung (V)
zuführbar ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Kennfeldspeicher (KS) ein Differenzierer (D)
vorgeschaltet ist, der für eine vorgegebene zweite
Zeitdauer (T 2) nach dem Einschalten des Reglers (PD) die
Regeldifferenz (E) empfängt.
13. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Physiologieanpassung (PA) vorgesehen ist, die
für eine vorgegebene zweite Zeitdauer (T 2) nach dem
Einschalten des Reglers (PD) die Regeldifferenz (E)
empfängt und die abhängig von der Regeldifferenz (E)
über die gesamte Zeitdauer des Reglerbetriebs die
Solltemperatur (TS) um einen festen Betrag (TPA) absenkt
oder erhöht.
14. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Startverstellung (SV) vorgesehen ist, die die
Regeldifferenz (E) empfängt und die die Steuergröße für
die Stelleinrichtung (ME) abhängig von der
Regeldifferenz (E) für eine vorgegebene dritte Zeitdauer
(T 3) erhöht.
15. Einrichtung nach Anspruch 7 und/oder Anspruch 12
und/oder Anspruch 13 und/oder Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Starterkennung (SE) vorgesehen
ist, die das Einschalten des Reglers (PD) erkennt und
die Schalter (S 1, S 2, S 3) gemäß der vorgegebenen
Zeitdauer (T 1, T 2, T 3) betätigt.
16. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Startverstellung (SV) dem Regler (PD) parallel
geschaltet ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sollwertgeber ein elektrischer Schalter ist, der
mit einem Widerstandsnetzwerk verbunden ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenraumtemperaturfühler (TF) in einem
Kraftfahrzeug im Kopfraum, insbesondere an einer
Kopfstütze, angeordnet ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Regler (PD) und die Stelleinrichtung (ME) eine
bauliche Einheit sind.
20. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellglied (LK) eine Luftmischklappe in der
Luftmischkammer eines Kraftfahrzeuges oder ein
Wasserventil in der Zu- oder Ablaufleitung eines
Wärmetauschers eines Kraftfahrzeuges ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 7 und/oder Anspruch 13
und/oder Anspruch 14 und/oder Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Regler (PD) und die Einrichtung
(SA) zur Verminderung der Solltemperatur (TS) und/oder
die Physiologieanpassung (PA) und/oder die
Startverstellung (SV) und/oder die Starterkennung (SE)
Teil eines Mikrorechners sind.
Priority Applications (1)
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DE3836596A DE3836596A1 (de) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Verfahren und einrichtung zur regelung der raumtemperatur, insbesondere der innenraumtemperatur von kraftfahrzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3836596A DE3836596A1 (de) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Verfahren und einrichtung zur regelung der raumtemperatur, insbesondere der innenraumtemperatur von kraftfahrzeugen |
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DE3836596A1 DE3836596A1 (de) | 1990-05-03 |
DE3836596C2 true DE3836596C2 (de) | 1990-08-02 |
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ID=6366023
Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19708442A1 (de) * | 1997-03-01 | 1998-09-03 | Hella Kg Hueck & Co | Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeuges |
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JPS59203850A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-19 | Diesel Kiki Co Ltd | エンジンの回転速度制御装置 |
-
1988
- 1988-10-27 DE DE3836596A patent/DE3836596A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10113800B4 (de) * | 2000-03-21 | 2012-10-25 | Suzuki Motor Corp. | Verfahren zum Regeln einer Automobil-Klimaanlage |
Also Published As
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