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DE10051582C2 - Vehicle air conditioning - Google Patents

Vehicle air conditioning

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DE10051582C2
DE10051582C2 DE10051582A DE10051582A DE10051582C2 DE 10051582 C2 DE10051582 C2 DE 10051582C2 DE 10051582 A DE10051582 A DE 10051582A DE 10051582 A DE10051582 A DE 10051582A DE 10051582 C2 DE10051582 C2 DE 10051582C2
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugklima­ anlage und genauer gesagt auf eine Fahrzeugklimaanlage, mit der eine optimale Steuerung eines leistungsvariablen Kompres­ sors, der in einem Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist, in Re­ aktion auf ein externes Signal erreicht werden kann.The present invention relates to a vehicle climate system and more precisely on a vehicle air conditioning system, with the optimal control of a variable-capacity compress sors, which is provided in a coolant circuit, in Re action on an external signal can be achieved.

Es ist eine Fahrzeugklimaanlage bekannt, die einen Kühlmittel­ kreislauf aufweist, der einen leistungsvariablen Kompressor besitzt, sowie einen Verdampfer, der während des Kühlbetriebs eine Wärmeabsorptionsfunktion erfüllt, oder/und einen Konden­ sator, der während des Heizbetriebs eine Wärmeabstrahlfunktion erfüllt, der/die in einem Fluidstrom (beispielsweise einem Luftstrom) vorgesehen ist/sind. A vehicle air conditioning system is known which contains a coolant circuit that has a variable capacity compressor owns, as well as an evaporator, which during cooling operation fulfills a heat absorption function, and / or a condenser sator, which has a heat radiation function during heating operation fulfilled in a fluid flow (e.g. a Airflow) is / are provided.  

In einer solchen Fahrzeugklimaanlage wurde die Steuerung der Temperatur eines Fahrzeuginnenraumes beispielsweise folgender­ maßen durchgeführt. Die Verstellung bzw. Verdrängung des Kom­ pressors wurde nämlich durch eine PI-Regelung (mit Rückkopp­ lung) der Lufttemperatur am Ausgang des Verdampfers oder des Kondensators geregelt, so dass die Temperatur gleich einem Soll-Wert wurde.In such a vehicle air conditioning system, the control of the Temperature of a vehicle interior, for example, the following measured. The adjustment or displacement of the com pressors was namely a PI control (with feedback air temperature at the outlet of the evaporator or Capacitor controlled so that the temperature is equal to one Target value was.

Diese herkömmliche Regelung wird beispielsweise wie in Fig. 8 dargestellt ausgedrückt. In Fig. 8 wird eine Soll- Lufttemperatur an einem Ausgang eines innen liegenden Wärme­ tauschers TOC durch die folgende Gleichung in Abhängigkeit von einem Signal eines Innenlufttemperatursensors Tr, einem Signal von einem Außenlufttemperatursensor Tam, einem Signal von ei­ nem Sonneneinstrahlungssensor Tst und einem Signal zur Ein­ stellung einer Fahrzeuginnenraumtemperatur Ts berechnet:
This conventional regulation is expressed, for example, as shown in FIG. 8. In Fig. 8, a target air temperature at an output of an internal heat exchanger TOC by the following equation depending on a signal from an indoor air temperature sensor Tr, a signal from an outdoor air temperature sensor Tam, a signal from a solar radiation sensor Tst and a signal to on position of a vehicle interior temperature Ts calculated:

TOC = Ks.Ts - Kr.Tr - Kam.Tam - Kst.Tst + C;
TOC = Ks.Ts - Kr.Tr - Kam.Tam - Kst.Tst + C;

wobei Ks, Kr, Kam und Kst jeweils Koeffizienten und C eine Korrekturkonstante darstellen.where Ks, Kr, Kam and Kst are coefficients and C is one Show correction constant.

In Abhängigkeit von der berechneten Soll-Lufttemperatur TOC und einer Temperatur TO, die durch einen Lufttemperatursensor an der Ausgangsseite eines innen liegenden Wärmetauschers (ei­ ne Lufttemperatur an der Ausgangsseite eines Verdampfers oder eines Kondensators) erfaßt wird, wird ein Wert eines Eingangs­ signals CA, das von einem Regler zur Regelung einer Verstel­ lung eines Kompressors eingegeben wird, als ein Signal, das eine Korrelation mit der Verstellung des Kompressors besitzt, durch die nachfolgende Rückkopplungs-Gleichung berechnet:
im Falle der Kühlung:

CA = P (proportionale Komponente) + In (integrale Komponente)
Depending on the calculated target air temperature TOC and a temperature TO, which is detected by an air temperature sensor on the output side of an internal heat exchanger (egg air temperature on the output side of an evaporator or a condenser), a value of an input signal CA, the is entered by a controller for regulating an adjustment of a compressor as a signal which has a correlation with the displacement of the compressor, calculated by the following feedback equation:
in the case of cooling:

CA = P (proportional component) + In (integral component)

im Falle der Heizung:
in the case of heating:

CA = -P (proportionale Komponente) - In (integrale Komponente)
CA = -P (proportional component) - In (integral component)

P = Kpc(TO - TOC)
P = Kpc (TO - TOC)

In = In-1 ± G.Kpc.(Δt/Ki).(TO - TOC);
In = I n-1 ± G.Kpc. (Δt / Ki). (TO - TOC);

wobei jeweils G.Kpc eine Verstärkung in einer Gleichung zur Berechnung einer Verstellung eines Kompressors darstellt, Δt einen Ausgangssignaländerungszyklus darstellt (d. h., einen Re­ gelungszyklus), Ki eine integrale Zeit in der Gleichung dar­ stellt und In-1 einen älteren integrierten Wert darstellt.where G.Kpc represents a gain in an equation for calculating a displacement of a compressor, Δt represents an output signal change cycle (ie, a control cycle), Ki represents an integral time in the equation, and I n-1 represents an older integrated value.

Bei einer solchen herkömmlichen Regelung bestanden jedoch die folgenden Probleme.With such a conventional scheme, however, the following problems.

Da die Regelung des Eingangssignalwertes CA ausschließlich von der Rückkopplungs-Gleichung abhängt, ist die Ansprechgeschwin­ digkeit der Regelung niedrig. Die Ansprechgeschwindigkeit der ausgangsseitigen Lufttemperatur relativ zu einer Störung wie einer Änderung einer ausgangsseitigen Soll-Lufttemperatur, ei­ ner Luftmenge eines Gebläses, oder einer Temperatur einer in einen Fluidpfad eingesaugten Luft, ist nämlich niedrig.Since the regulation of the input signal value CA exclusively by depends on the feedback equation, is the response speed Regulation low. The response speed of the outlet air temperature relative to a fault such as a change in a target air temperature on the outlet side, ei amount of air from a fan, or a temperature of one in air sucked in a fluid path is low.

Darüber hinaus kann die Regelung bei einer niedrigen Last in­ stabil sein und es können Regelschwingungen auftreten, da die Leistungsfähigkeit des Kühlmittelkreislaufes in Abhängigkeit von einer Änderung der thermischen Belastung wie beispielswei­ se einer Außenlufttemperatur variiert, sogar wenn die Verstärkung in der PI-Regelung so eingestellt wird, dass die Regelung so durchgeführt werden kann, dass sie bei einer mittleren bis zu einer hohen Last stabil ist, um somit einer guten Regellei­ stungsfähigkeit mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit zu ge­ nügen. Im Gegensatz dazu wird die Ansprechgeschwindigkeit bei einer mittleren bis zu einer hohen Last niedrig, wenn die Ver­ stärkung für eine niedrige Last optimal eingestellt ist.In addition, the control can be carried out at a low load be stable and control vibrations can occur because the Performance of the coolant circuit depending from a change in the thermal load such as an outside air temperature varies even when the gain  is set in the PI control so that the control can be carried out so that they are at a medium to is stable at a high load, thus a good control egg ability with a high response speed nügen. In contrast, the response speed is at a medium to a high load low if the ver strength is optimally set for a low load.

In Fig. 9 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem die Regelung bei einer niedrigen Heizbelastungsbedingung durchgeführt wird, mit einem eingestellten Verstärkungszustand, dem eine Wichtig­ keit hinsichtlich einer Ansprechfähigkeit bei einer hohen Heizleistungsbedingung beigemessen wurde; dabei werden das Eingangssignal CA und die ausgangsseitige Lufttemperatur TO beide instabil und es treten Pendelschwingungen auf. Deshalb können solche Fähigkeiten zu Problemen werden, insbesondere in einer Zeit, in der die eingestellte Temperatur Ts verändert wird, oder in einer Zeit, in der der Betrieb gestartet wird. Fig. 9 shows an example in which the control is carried out under a low heating load condition, with a set gain state, which has been given importance to responsiveness under a high heating power condition; the input signal CA and the air temperature TO on the output side both become unstable and oscillations occur. Therefore, such capabilities can become problems, particularly at a time when the set temperature Ts is changed or at a time when the operation is started.

Ferner ist ein Beispiel in Fig. 10 gezeigt, bei dem die Rege­ lung bei einer hohen Heizleistungsbedingung durchgeführt wird, bei einem eingestellten Verstärkungszustand, dem eine Wichtig­ keit hinsichtlich einer Stabilität bei einer niedrigen Bela­ stungsbedingung beigemessen wurde; dabei dauert es lange, bis die ausgangsseitige Lufttemperatur TO den Soll-Wert TOC er­ reicht und die Ansprechgeschwindigkeit ist niedrig. Deshalb können solche Fähigkeiten zu Problemen werden, insbesondere in einer Zeit, in der der Soll-Wert verändert wird, oder in einer Zeit, in der der Betrieb gestartet wird. Furthermore, an example is shown in FIG. 10, in which the control is carried out under a high heating power condition, with a set amplification state, which has been given importance with regard to stability under a low loading condition; it takes a long time until the air temperature TO reaches the target value TOC and the response speed is low. Therefore, such skills can become problems, particularly at a time when the target value is changed or at a time when the operation is started.

Aus der DE 197 06 663 A1 ist ein Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Rege­ lung der Überhitzung des Kältemittels im Verdampfer erfolgt, indem für die Berechnung der Ausgangssignale zur Ansteuerung des Expansionsventils der Abregelgrad des Kompressors und die jeweilige Verdampferlast berücksichtigt werden. Die Verdamp­ ferlast wird dabei aus der Gebläseleistung eines Verdampferge­ bläses und aus der Temperatur der dem Verdampfer zugeführten Luft ermittelt.DE 197 06 663 A1 describes a method for controlling a Air conditioning known in a motor vehicle, in which a rain overheating of the refrigerant takes place in the evaporator, by for the calculation of the output signals for control of the expansion valve, the degree of regulation of the compressor and the respective evaporator load are taken into account. The evaporator ferlast is the fan power of an evaporator pale and from the temperature of the evaporator Air determined.

Ferner ist aus der DE 42 12 680 A1 eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Abgabeleistung eines Verdichters in einem Kraft­ fahrzeugklimagerät offenbart. Eine Meßeinrichtung ermittelt die tatsächliche Kühltemperatur des Verdampfers und eine Be­ rechnungseinrichtung berechnet die Wärmebelastung auf der Grundlage von Wärmebelastungssignalen, um das Klimagerät nach Maßgabe der innerhalb und außerhalb des Fahrgastraumes exi­ stierenden Umgebungsbedingungen zu steuern. Dabei stellt eine erste Einstelleinrichtung eine erste Soll-Kühltemperatur des Verdampfers auf der Basis von den Wärmebelastungssignalen und einem Schema für die erste Soll-Kühltemperatur, das eine hohe Soll-Kühltemperatur bei einer geringen Kühlbelastung zeigt, ein. Eine zweite Soll-Kühltemperatur des Verdampfers wird auf der Basis eines Schemas, das eine hohe Soll-Kühltemperatur bei einer mäßigen Außentemperatur und eine geringe Soll-Kühl­ temperatur sowohl bei einer geringen als auch bei einer hohen Außentemperatur zeigt, eingestellt. Die Steuerungseinheit steuert die Abgabeleistung des Verdichters auf der Basis der durch die Auswahlschaltung ausgewählten Soll-Kühltemperatur.Furthermore, from DE 42 12 680 A1 a control device for Control the output of a compressor in one force Vehicle air conditioner disclosed. A measuring device determined the actual cooling temperature of the evaporator and a loading computing device calculates the thermal load on the Basis of heat load signals to the air conditioner after In accordance with the exi inside and outside the passenger compartment constant environmental conditions. It represents one first setting device a first target cooling temperature of the Evaporator based on the heat load signals and a scheme for the first target cooling temperature that is high Target cooling temperature at a low cooling load shows on. A second set cooling temperature of the evaporator is opened the basis of a scheme that a high target cooling temperature at a moderate outside temperature and a low target cooling temperature at both low and high Outside temperature shows, set. The control unit  controls the output of the compressor based on the target cooling temperature selected by the selection circuit.

Schließlich ist aus der DE 198 05 880 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kältemittelsystems und einer Kraftfahrzeugklimaanlage bekannt. Darin wird die thermi­ sche Belastung durch Frischluftsensoren und Umluftsensoren an das Klimaregelgerät gemeldet. Dieses wertet die gelieferten Signale aus, vergleicht sie mit einer eingestellten Wunschtem­ peratur und bestimmt aus diesen Parametern den Sollwert für den Saugdruck im Kältemittelkreislauf. Dieser Sollwert wird mit dem tatsächlichen Saugdruck verglichen, welcher durch ei­ nen Drucksensor in der Ansaugleitung des Kompressors gemessen und an das Klimaregelgerät ausgegeben wird. Mit einem dem Er­ gebnis des Vergleichs zwischen aktuellem Saugdruck und Soll­ wert des Saugdrucks entsprechenden Spannungssignal wird der Elektromotor zum Betreiben des Kompressors angesteuert.Finally, DE 198 05 880 A1 describes a method and a device for operating a refrigerant system and a motor vehicle air conditioning known. Therein the thermi cal load from fresh air sensors and recirculated air sensors the climate control device reported. This evaluates the delivered Signals, compares them with a set desired temperature and uses these parameters to determine the setpoint for the suction pressure in the refrigerant circuit. This setpoint will compared with the actual suction pressure, which is determined by ei NEN pressure sensor measured in the intake line of the compressor and is output to the climate control device. With a he result of the comparison between the current suction pressure and the target The voltage signal corresponding to the suction pressure becomes the Electric motor controlled to operate the compressor.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugklima­ anlage zu schaffen, mit der eine Ansprechgeschwindigkeit der Regelung hinsichtlich verschiedener Störungen, einer Änderung einer einzublasenden Soll-Lufttemperatur, einer Änderung einer eingestellten Temperatur, etc., angehoben werden kann.It is an object of the present invention to provide a vehicle climate to create a system with a response speed of Regulation regarding various faults, a change  a target air temperature to be blown, a change in set temperature, etc., can be raised.

Es ist darüber hinaus ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ei­ ne Fahrzeugklimaanlage zu schaffen, die immer einen optimalen Regelungszustand in einem breiten Bereich der thermischen Be­ lastung sicherstellen kann, d. h., sogar wenn die thermische Belastung variiert, wodurch sowohl eine gute Regelungsstabili­ tät als auch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit bei der Rege­ lung auf einem hohen Niveau ungeachtet einer Belastungsbedin­ gung erfüllt wird.It is also an object of the present invention to: to create a vehicle air conditioning system that is always optimal Control state in a wide range of thermal loading can ensure load, d. that is, even if the thermal Load varies, which gives both good control stability as well as a high response speed in the rain at a high level regardless of a stress condition is fulfilled.

Die Aufgaben und Ziele werden durch eine Fahrzeugklimaanlage gemäß den nachfolgend definierten Ansprüchen gelöst. Die er­ findungsgemäße Fahrzeugklimaanlage hat einen Kompressor und einen Verdampfer in einem Kühlmittelkreislauf. Ferner hat sie einen Sensor zur Erfassung einer Temperatur des Verdampfers. Eine Ausstoßleistung des Kompressors steht in Korrelation zu einem äußeren Eingangssignal und der Kompressor kann die Aus­ stoßleistung in Reaktion auf das Eingangssignal variieren. Der Verdampfer ist in einem Fluidpfad angeordnet, der als ein Pfad für ein zu kühlendes Fluid vorgesehen ist, und erfüllt eine Wärmeabsorptionsfunktion. Die Klimaanlage weist folgendes auf: a) eine Vorrichtung zur Berechnung eines Soll-Wertes der Tem­ peratur des Verdampfers; und b) eine Vorrichtung zur Berech­ nung eines Wertes des Eingangssignals für den Kompressor durch eine Gleichung, die folgendes enthält: i) einen Berechnungs­ term zur Berechnung eines voraussichtlichen Eingangssignalwer­ tes (A) zum Berechnen des Wertes des Eingangssignals für den Kompressor im voraus, so dass die Temperatur des Verdampfers den Soll-Wert während eines stabilen Betriebes erreicht, und ii) einen Berechnungsterm zur Rückkopplungsregelung (B), der eine Abweichung zwischen der berechneten Soll-Temperatur des Verdampfers und der erfassten Temperatur des Verdampfers enthält. Eine Verstellung des Kompressors wird in Reaktion auf das berechnete Eingangssignal für den Kompressor geregelt.The tasks and goals are achieved through a vehicle air conditioning system solved according to the claims defined below. Which he Vehicle air conditioning system according to the invention has a compressor and an evaporator in a coolant circuit. Furthermore, it has a sensor for detecting a temperature of the evaporator. The compressor output is correlated an external input signal and the compressor can turn off surge power in response to the input signal vary. The Evaporator is arranged in a fluid path, which is called a path is provided for a fluid to be cooled, and fulfills one Heat absorbing function. The air conditioner has the following: a) a device for calculating a target value of Tem evaporator temperature; and b) a device for calculating a value of the input signal for the compressor an equation that includes: i) a calculation term for calculating an expected input signal value tes (A) to calculate the value of the input signal for the Compressor in advance so that the temperature of the evaporator reaches the target value during stable operation, and (ii) a feedback control calculation term (B) which a deviation between the calculated target temperature of the Evaporator and the detected temperature of the evaporator contains.  Adjustment of the compressor is in response to regulates the calculated input signal for the compressor.

Ferner hat die erfindungsgemäße Klimaanlage einen Kompressor und einen Verdampfer in einem Kühlmittelkreislauf, sowie einen Sensor zur Erfassung einer Temperatur des Verdampfers. Ein An­ saugdruck des Kompressors besitzt eine Korrelation zu einem externen Eingangssignal und der Kompressor kann den Ansaug­ druck in Reaktion auf das Eingangssignal variieren. Der Ver­ dampfer befindet sich in einem Fluidpfad, der als ein Pfad für ein zu kühlendes Fluid vorgesehen ist, und erfüllt eine Wär­ meabsorptionsfunktion. Die Klimaanlage weist folgendes auf: a) eine Vorrichtung zur Berechnung eines Soll-Wertes der Tempera­ tur des Verdampfers; und b) eine Vorrichtung zur Berechnung eines Wertes des Eingangssignals für den Kompressor durch eine Gleichung, die folgendes enthält: i) einen Voraussage- Berechnungsterm für einen Eingangssignalwert (A) zum Vorausbe­ rechnen des Wertes des Eingangssignals für den Kompressor, so dass die Temperatur des Verdampfers den Soll-Wert während ei­ nes stabilen Betriebes erreicht, und ii) einen Berechnungsterm zur Rückkopplungsregelung (B), der eine Abweichung zwischen der berechneten Soll-Temperatur des Verdampfers und der er­ fassten Ist-Temperatur des Verdampfers enthält. Der Ansaug­ druck des Kompressors wird in Reaktion auf das berechnete Ein­ gangssignal für den Kompressor geregelt.Furthermore, the air conditioning system according to the invention has a compressor and an evaporator in a coolant circuit, and one Evaporator temperature sensor. An on suction pressure of the compressor has a correlation to one external input signal and the compressor can suction vary pressure in response to the input signal. The Ver steamer is in a fluid path that acts as a path for a fluid to be cooled is provided and fulfills a heat meabsorptionsfunktion. The air conditioner has the following: a) a device for calculating a target value of the tempera door of the evaporator; and b) a calculation device a value of the input signal to the compressor by a Equation that includes: i) a prediction Calculation term for an input signal value (A) in advance calculate the value of the input signal for the compressor, so that the temperature of the evaporator reaches the setpoint during egg stable operation is achieved, and ii) a calculation term for feedback control (B), which is a deviation between the calculated target temperature of the evaporator and it contains the actual temperature of the evaporator. The intake pressure of the compressor is in response to the calculated on regulated output signal for the compressor.

In der Klimaanlage kann eine Temperatur zwischen Rippen des Verdampfers, eine Temperatur einer Rippe des Verdampfers, eine Temperatur des zu kühlenden Fluids an einem Ausgang des Ver­ dampfers, eine Temperatur eines Kühlmittels am Eingang des Verdampfers oder ein Druck des Kühlmittels an einem Eingang des Verdampfers als Temperatur des Verdampfers erfasst werden. In the air conditioner, a temperature between the ribs of the Evaporator, a temperature of a fin of the evaporator, one Temperature of the fluid to be cooled at an outlet of the ver steamer, a temperature of a coolant at the entrance of the Evaporator or a pressure of the coolant at an inlet of the evaporator can be recorded as the temperature of the evaporator.  

Der Vorausberechnungsterm (A) für den Eingangssignalwert kann wenigstens einen der folgenden Werte enthalten: den Soll-Wert der Temperatur des Verdampfers, einen Wert, der in einer Kor­ relation zu einer Temperatur des zu kühlenden Fluids, das in den Verdampfer strömt, steht, einen Wert, der in einer Korre­ lation zu einer Strömungsgeschwindigkeit des zu kühlenden Fluids, das in den Verdampfer strömt, steht, einen Wert, der in Korrelation zu einer Außenlufttemperatur steht und einen Wert, der in Korrelation zu einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges steht.The prediction term (A) for the input signal value can contain at least one of the following values: the target value the temperature of the evaporator, a value that is in a cor relation to a temperature of the fluid to be cooled, which in the evaporator flows, stands, a value that is in a correlation lation to a flow velocity of the to be cooled Fluid that flows into the evaporator is a value that correlates with an outside air temperature and one Value that correlates to a vehicle speed Vehicle stands.

Ferner hat die erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage einen Kom­ pressor und einen Kondensator in einem Kühlmittelkreislauf, sowie einen Sensor zur Erfassung einer Temperatur des Konden­ sators. Ein Ausstoßvermögen des Kompressors steht in Korrela­ tion zu einem externen Eingangssignal und der Kompressor kann die Ausstoßfähigkeit in Reaktion zu dem Eingangssignal variie­ ren. Der Kondensator befindet sich in einem Fluidpfad, der als ein Pfad für ein Fluid vorgesehen ist, das erhitzt werden soll, und erfüllt eine Wärmeabstrahlfunktion. Die Klimaanlage weist folgendes auf: a) eine Vorrichtung zur Berechnung eines Soll-Wertes der Temperatur des Kondensators; und b) eine Vor­ richtung zur Berechnung eines Wertes des Eingangssignals für den Kompressor durch eine Gleichung, die folgendes enthält: i) einen Vorausberechnungsterm (A) für einen Eingangssignalwert zum Vorausberechnen des Wertes des Eingangssignals für den Kompressor, so dass die Temperatur des Kondensators den Soll- Wert während eines stabilen Betriebes erreicht, und ii) einen Berechnungsterm (B) für die Rückkopplungsregelung, der eine Abweichung zwischen der berechneten Soll-Temperatur des Kon­ densators und der erfassten Ist-Temperatur des Kondensators enthält. Eine Verstellung des Kompressors wird in Reaktion auf das berechnete Eingangssignal für den Kompressor geregelt. Furthermore, the vehicle air conditioning system according to the invention has a comm pressor and a condenser in a coolant circuit, and a sensor for detecting a temperature of the condenser crystallizer. The output of the compressor is in Korrela tion to an external input signal and the compressor can ejection capability in response to the input signal vary ren. The condenser is in a fluid path, which as a path is provided for a fluid to be heated should, and fulfills a heat radiation function. The air conditioner has the following: a) a device for calculating a Setpoint of the temperature of the capacitor; and b) a pre direction for calculating a value of the input signal for the compressor by an equation that contains: i) a prediction term (A) for an input signal value to pre-calculate the value of the input signal for the Compressor so that the temperature of the condenser Value reached during stable operation, and ii) one Calculation term (B) for the feedback control, the one Deviation between the calculated target temperature of the con capacitor and the detected actual temperature of the capacitor contains. Adjustment of the compressor is in response to regulates the calculated input signal for the compressor.  

In der Klimaanlage kann eine Temperatur zwischen den Rippen des Kondensators, eine Temperatur einer Rippe des Kondensa­ tors, eine Temperatur des zu erwärmenden Fluids an einem Aus­ gang des Kondensators, eine Temperatur eines Kühlmittels an einem Ausgang des Kondensators oder ein Druck des Kühlmittels an einer Position nahe des Kondensators als Temperatur für den Kondensator erfasst werden.In the air conditioner there can be a temperature between the fins of the condenser, a temperature of a fin of the condenser tors, a temperature of the fluid to be heated at an off condenser, a temperature of a coolant an outlet of the condenser or a pressure of the coolant at a position near the capacitor as the temperature for the Capacitor are detected.

Der Vorausberechnungsterm (A) für den Eingangssignalwert kann wenigstens einen der folgenden Werte enthalten: den Soll-Wert der Temperatur des Kondensators, einen Wert, der in Korrelati­ on zu einer Temperatur des zu erwärmenden Fluids, das in den Kondensator strömt, steht, einen Wert, der in Korrelation zu einer Strömungsgeschwindigkeit des zu erwärmenden Fluids, das in den Kondensator strömt, steht, einen Wert, der in Korrela­ tion zu einer Außenlufttemperatur steht, und einen Wert, der in Korrelation zu einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges steht.The prediction term (A) for the input signal value can contain at least one of the following values: the target value the temperature of the capacitor, a value that is in correlati on to a temperature of the fluid to be heated, which in the Capacitor flows, stands, a value that is correlated to a flow rate of the fluid to be heated, the flowing into the condenser stands, a value that is in correla tion to an outside air temperature, and a value that in correlation to a driving speed of a vehicle stands.

In der oben beschriebenen Fahrzeugklimaanlage kann der Berech­ nungsterm (B) für die Rückkopplungsregelung einen PI- Regelungsberechnungsterm aufgrund einer Proportionalregelung und einer Integralregelung enthalten, oder einen PID- Regelungsberechnungsterm aufgrund einer Proportionalregelung, einer Integralregelung und einer Differentialregelung. Eine Verstärkung des Berechnungsterms (B) für die Rückkopplungsre­ gelung kann durch eine Funktion berechnet werden, die wenig­ stens eine der folgenden Variablen hat: eine Außenlufttempera­ tur, eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, das durch den Fluidpfad strömt, und das Eingangssignal für den Kompressor.In the vehicle air conditioning system described above, the calculation ting term (B) for the feedback control a PI Control calculation term based on proportional control and contain an integral control, or a PID Control calculation term based on proportional control, an integral control and a differential control. A Reinforcement of the calculation term (B) for the feedback re can be calculated by a function that is little has at least one of the following variables: an outside air temperature ture, a flow rate of the fluid flowing through the Fluid path flows, and the input signal to the compressor.

In der erfindungsgemäßen Klimaanlage wird die Soll-Temperatur des Verdampfers oder des Kondensators berechnet, ebenso wie das externe Eingangssignal, das in Korrelation zu einem Regelungsfaktor hinsichtlich der Leistungsfähigkeit des Kompres­ sors (Verstellung, Ansaugdruck) in Abhängigkeit von der Glei­ chung berechnet wird, die den Vorausberechnungsterm (A) für den Eingangssignalwert und den Berechnungsterm (B) für die Rückkopplungsregelung enthält, der eine Abweichung zwischen der berechneten Soll-Temperatur des Verdampfers oder des Kon­ densators und der tatsächlich erfassten Ist-Temperatur des Verdampfers oder des Kondensators enthält.In the air conditioning system according to the invention, the target temperature evaporator or condenser, as well as the external input signal that is correlated to a control factor  regarding the performance of the compress sors (adjustment, suction pressure) depending on the glide calculation that calculates the prediction term (A) for the input signal value and the calculation term (B) for the Feedback control that contains a discrepancy between the calculated target temperature of the evaporator or the con and the actual temperature of the Evaporator or the condenser contains.

Beispielsweise kann das Eingangssignal für den Kompressor, das in Korrelation zu einer Verstellung des Kompressors steht, aus der Summe des Vorausberechnungsterms (A) für das Eingangs­ signal und des PI- oder PID- Rückkopplungsregelungsberechnungsterms (B) berechnet werden. Deshalb kann eine sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit auf die Variation oder Änderung einer thermischen Belastungsbedingung und anderer verschiedener Bedingungen erhalten werden.For example, the input signal to the compressor, the stands in correlation to an adjustment of the compressor the sum of the prediction term (A) for the input signal and the PI or PID Feedback control calculation terms (B) can be calculated. Therefore, a very high response speed to the Varying or changing a thermal stress condition and other various conditions.

Darüber hinaus, wird es dann, wenn die Verstärkung der PI- Regelung oder der PID-Regelung in dem Rückkopplungsregelungs­ berechnungsterm (B) berechnet wird und in Abhängigkeit von ei­ ner Außenlufttemperatur, einer Gebläsespannung, einem Ein­ gangssignal für den Kompressor, etc., eingestellt wird, mög­ lich, die Verstärkung immer automatisch auf eine optimale Ver­ stärkung in Abhängigkeit von der Variation oder der Verände­ rung einer thermischen Belastungsbedingung einzustellen. Des­ halb kann eine optimale Regelung immer in einem breiten Be­ reich der thermischen Belastung ungeachtet der Bedingung der thermischen Belastung durchgeführt werden und es kann eine hervorragende Regelungsfähigkeit, die eine gute Stabilität und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit besitzt, auf einem hohen Ni­ veau erzielt werden.In addition, when the PI- Control or the PID control in the feedback control calculation term (B) is calculated and depending on ei ner outside air temperature, a fan voltage, an on output signal for the compressor, etc., is set, possible Lich, the gain always automatically to an optimal Ver strengthening depending on the variation or the changes setting a thermal load condition. of optimal control can always be in a wide range range of thermal stress regardless of the condition of the thermal stress can be carried out and there can be a excellent control ability, good stability and has a high response speed, on a high Ni veau can be achieved.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer­ den anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich.Other features and advantages of the present invention the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention understandable with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage ge­ mäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, die einen Kühlbetrieb zeigt. Fig. 1 is a schematic representation of an air conditioner ge according to a first embodiment of the invention, showing a cooling operation.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Klimaanlage, die in Fig. 1 dargestellt ist, die einen Heizbetrieb zeigt. FIG. 2 is a schematic illustration of the air conditioner shown in FIG. 1, showing heating operation.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung. Fig. 3 is a schematic representation of an air conditioning accelerator as a second embodiment of the present OF INVENTION dung.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der Regelung der Klimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Fig. 4 is a block diagram showing an example of the control of the air conditioner according to the first embodiment.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der Regelung in der Klimaanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Fig. 5 is a block diagram showing an example of the control in the air conditioner according to the second embodiment.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Eigenschaften der Regelung bei einer niedrigen thermischen Heizlastbedingung in der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 6 is a diagram showing an example of the characteristics of the control at a low thermal Heizlastbedingung in the present invention.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Eigenschaften der Regelung bei einer hohen thermischen Heizlastbedingung in der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 7 is a diagram showing an example of the characteristics of the control at a high thermal Heizlastbedingung in the present invention.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel einer Rege­ lung einer herkömmlichen Klimaanlage zeigt. Fig. 8 is a block diagram showing an example of a lung Rege shows a conventional air conditioner.

Fig. 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Eigenschaften der Regelung bei einer niedrigen thermischen Heizlastbedingung in der herkömmlichen Regelung zeigt. Fig. 9 is a diagram showing an example of the characteristics of the control at a low thermal Heizlastbedingung in the conventional scheme.

Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Eigenschäften der Regelung bei einer hohen thermischen Heizlastbedingung in der herkömmlichen Regelung zeigt. Fig. 10 is a diagram showing an example of the Eigenschäften the control at a high thermal Heizlastbedingung in the conventional scheme.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Zustand des Kühlbetriebes der Klimaanlage und Fig. 2 zeigt einen Zustand des Heizbetriebes der Klimaanlage. Figs. 1 and 2 illustrate a vehicle air conditioner according to a first embodiment of the present invention. Fig. 1 shows a state of cooling operation of the air conditioner and Fig. 2 shows a state of heating operation of the air conditioner.

In Fig. 1 hat der Kühlmittelkreislauf 1 einen Kompressor 2, der in der Lage ist, seine Ausstoßleistung zu variieren. Die Ausstoßleistung des Kompressors 2 wird durch ein externes Si­ gnal von dem Regler 3 geregelt. In Abhängigkeit von dem Wert des externen Signals kann der Ansaugdruck des Kompressors 2, der geregelt werden soll, zwangsläufig bestimmt werden. Ein Kompressor, der mit einem solchen Regelsystem ausgestattet ist, ist beispielsweise in der JP 63-16177 A offenbart.In Fig. 1, the coolant circuit 1 has a compressor 2 which is able to vary its output. The output of the compressor 2 is regulated by an external Si signal from the controller 3 . Depending on the value of the external signal, the suction pressure of the compressor 2 that is to be regulated can inevitably be determined. A compressor equipped with such a control system is disclosed in JP 63-16177 A, for example.

In dem Kühlmittelkreislauf 1 sind ein innenliegender Wärmetau­ scher 5, der in einem Luftkanal 4 angeordnet ist, der als Fluidpfad vorgesehen ist, ein außenliegender Wärmetauscher 6, der an einer Position außerhalb des Luftkanals 4 angeordnet ist und ein Expansionsventil 7 vorgesehen. Der Kühlmittel­ kreislauf 1 wird durch ein Vier-Wegeventil 20 entweder auf dem Weg der Kühlmittelströmung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, oder auf dem Weg der Kühlmittelströmung, wie sie in Fig. 2 ge­ zeigt ist, umgeschaltet. Fig. 1 zeigt nämlich einen Weg für den Kühlbetrieb, wobei der innenliegende Wärmetauscher 5 als Verdampfer arbeitet und eine Wärmeabsorptionsfunktion erfüllt und der außenliegende Wärmetauscher 6 als Kondensator arbeitet und eine Wärmeabstrahlfunktion erfüllt. Fig. 2 zeigt einen Weg für einen Heizbetrieb, wobei der innenliegende Wärmetauscher 5 als Kondensator arbeitet und eine Wärmeabstrahlfunktion er­ füllt und der außenliegende Wärmetauscher 6 als Verdampfer ar­ beitet und eine Wärmeabsorptionsfunktion erfüllt.In the coolant circuit 1 are an internal Wärmetau shear 5 , which is arranged in an air channel 4, which is provided as a fluid path, an external heat exchanger 6 , which is arranged at a position outside the air channel 4 and an expansion valve 7 is provided. The coolant circuit 1 is switched by a four-way valve 20 either on the way of the coolant flow, as shown in Fig. 1, or on the way of the coolant flow, as shown in Fig. 2 ge. Fig. 1 shows namely a path for the cooling operation, the internal heat exchanger 5 functions as an evaporator and a heat absorbing function fulfilled and the external heat exchanger 6 functions as a condenser and performs a heat radiating function. Fig. 2 shows a way for a heating operation, the internal heat exchanger 5 works as a condenser and he fills a heat radiation function and the external heat exchanger 6 works as an evaporator ar and fulfills a heat absorption function.

Eine Außenluft/Innenluft-Ansaugöffnung 8 ist an der stromauf­ wärtigen Position des Luftkanals 4 vorgesehen und ein Schalt­ schieber 8a schaltet das Verhältnis der angesaugten Außenluft zu der Menge der angesaugten Innenluft. Ein Gebläse 9 ist in dem Luftkanal 4 an einer Position stromabwärts von der Luftan­ saugöffnung 8 angeordnet. Der innenliegende Wärmetauscher 5 ist an einer Position stromabwärts von dem Gebläse 9 angeord­ net. Eine Heißwasserheizung 11, in die das Motorkühlwasser von dem Verbrennungsmotor 10 als dessen Heizquelle zirkuliert, ist an einer Position stromabwärts von dem innenliegenden Wärme­ tauscher 5 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Luftmischregler 12 an einer Position stromaufwärts von der Heißwasserheizung 11 vorgesehen.An outside air / inside air suction opening 8 is provided at the upstream position of the air duct 4 and a switching slide 8 a switches the ratio of the sucked outside air to the amount of the sucked inside air. A blower 9 is arranged in the air duct 4 at a position downstream of the Luftan suction opening 8 . The internal heat exchanger 5 is net angeord at a position downstream of the fan 9 . A hot water heater 11 , in which the engine cooling water circulates from the engine 10 as its heat source, is disposed at a position downstream from the internal heat exchanger 5 . In this embodiment, an air mix controller 12 is provided at a position upstream of the hot water heater 11 .

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Ausgangsseitenlufttempe­ ratursensor 13 für den innenliegenden Wärmetauscher an einer Position unmittelbar stromabwärts von dem innenliegenden Wär­ metauscher 5 angeordnet. Dieser Ausgangsseitenlufttemperatur­ sensor 13 erfasst die Lufttemperatur am Ausgang des inneren Wärmetauschers 5 als Temperatur des inneren Wärmetauschers 5, der als Verdampfer während des Kühlbetriebs oder als Kondensa­ tor während des Heizbetriebs arbeitet. Die Erfassung der Tem­ peratur des inneren Wärmetauschers 5 kann auch durch andere Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Tempe­ ratur zwischen den Rippen des inneren Wärmetauschers 5, eine Temperatur einer Rippe des inneren Wärmetauschers 5, eine Tem­ peratur eines Kühlmittels an einem Ausgang oder an einem Ein­ gang des inneren Wärmetauschers 5 oder ein Druck des Kühlmittels an einem Eingang oder an einem Ausgang des inneren Wärme­ tauschers 5 oder an einer Position nahe des inneren Wärmetau­ schers 5 als Temperatur des inneren Wärmetauschers 5 erfasst werden.In this embodiment, an output side air temperature sensor 13 for the internal heat exchanger is disposed at a position immediately downstream of the internal heat exchanger 5 . This output side air temperature sensor 13 detects the air temperature at the output of the inner heat exchanger 5 as the temperature of the inner heat exchanger 5 , which works as an evaporator during the cooling operation or as a capacitor during the heating operation. The detection of the temperature of the inner heat exchanger 5 can also be carried out by other methods. For example, a temperature between the ribs of the inner heat exchanger 5 , a temperature of a rib of the inner heat exchanger 5 , a temperature of a coolant at an outlet or at an inlet of the inner heat exchanger 5 or a pressure of the coolant at an inlet or at a Output of the inner heat exchanger 5 or at a position near the inner heat exchanger 5 as the temperature of the inner heat exchanger 5 are detected.

Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel jeweils ein Innen­ lufttemperatursensor 14 vorgesehen, zur Erfassung einer Luft­ temperatur im Inneren eines Fahrzeuges, ein Außenlufttempera­ tursensor 15 ist zur Erfassung einer Temperatur der Außenluft vorgesehen und ein Sonneneinstrahlungssensor 16 ist zur Erfas­ sung einer Sonneneinstrahlungsmenge vorgesehen.Furthermore, in this embodiment, an inside air temperature sensor 14 is provided for detecting an air temperature inside a vehicle, an outside air temperature sensor 15 is provided for detecting a temperature of the outside air, and a solar radiation sensor 16 is provided for detecting an amount of solar radiation.

Das Signal der erfassten Temperatur vom Ausgangsseitenlufttem­ peratursensor 13 des inneren Wärmetauschers wird in die Kom­ pressor-Eingangssignalwert-Vorausberechnungsvorrichtung 17 eingegeben, die in dem Regler 3 vorgesehen ist. Die Verdrän­ gung bzw. Verstellung oder der Ansaugdruck des Kompressors 2 wird in Reaktion auf das Signal von der Kompressor- Eingangssignalwert-Vorausberechnungsvorrichtung 17 geregelt.The signal of the detected temperature from the output side air temperature sensor 13 of the inner heat exchanger is input to the compressor input signal value precalculation device 17 provided in the controller 3 . The displacement or the suction pressure of the compressor 2 is controlled in response to the signal from the compressor input signal value precalculation device 17 .

Die jeweiligen Signale vom Innenlufttemperatursensor 14, vom Außenlufttemperatursensor 15 und vom Sonneneinstrahlungssensor 16 werden in eine Soll-Ausgangsseitenlufttemperatur- Berechnungsvorrichtung 18 für den inneren Wärmetauscher einge­ geben, der in dem Regler 3 vorgesehen ist. Das Ergebnis der Berechnung wird ferner zur Berechnung der Kompressor- Eingangssignalwert-Vorausberechnungsvorrichtung 17 verwendet. Ein Signal, das durch eine Innenlufttemperatur- Einstellvorrichtung 19 festgelegt wird, wird in die Berech­ nungsvorrichtung 18 eingegeben.The respective signals from the inside air temperature sensor 14 , from the outside air temperature sensor 15 and from the sun radiation sensor 16 are input into a target output side air temperature calculation device 18 for the inner heat exchanger, which is provided in the controller 3 . The result of the calculation is also used to calculate the compressor input signal value precalculation device 17 . A signal which is determined by a Innenlufttemperatur- adjusting device 19 is, in the drying apparatus 18 inputted calculation.

Fig. 3 zeigt hauptsächlich einen mechanischen Teil einer Fahr­ zeugklimaanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 stellt einen Zustand dar, bei dem sich dieses Ausführungsbeispiel im Heizbetrieb befindet. Ein Kondensator 22 ist in einem Kühlmittelkreislauf 21 vorge­ sehen und der Kondensator 22 tauscht Wärme mit dem Motorkühl­ wasser aus, das vom Verbrennungsmotor 10 in die Heißwasserhei­ zung 11 zirkuliert. Das heiße Wasser, dessen Temperatur durch den Wärmetausch in dem Kondensator 22 geregelt wird, wird an die Heißwasserheizung 11 geliefert, die sich in dem Luftkanal 4 befindet. Fig. 3 shows mainly a mechanical part of a vehicle air conditioning system according to a second embodiment of the present invention. Fig. 3 shows a state in which this embodiment is in the heating mode. A condenser 22 is seen in a coolant circuit 21 and the condenser 22 exchanges heat with the engine cooling water, which circulates from the engine 10 in the hot water heater 11 . The hot water, the temperature of which is regulated by the heat exchange in the condenser 22 , is supplied to the hot water heater 11 , which is located in the air duct 4 .

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Kondensatorausgangssei­ tenkühlertemperatursensor 23 im Kondensator 22 vorgesehen und ein Signal der durch den Sensor 23 erfassten Temperatur wird in die Kompressor-Eingangssignalwert- Vorausberechnungsvorrichtung 17 in den Regler 3 eingegeben. Die Berechnungsvorrichtung für die Soll-Kondensatorausgangsseitenkühlertemperatur 24, die in dem Regler 3 vorgesehen ist, berechnet einen Soll-Wert des Kühlers an der Ausgangsseite des Kondensators 22 und das Ergebnis der Berechnung wird ferner zur Berechnung für die Kompressor- Eingangssignalwert-Vorausberechnungsvorrichtung 17 verwendet.In this embodiment, a condenser output cooler temperature sensor 23 is provided in the condenser 22 , and a signal of the temperature detected by the sensor 23 is input to the compressor 3 in the compressor input signal value precalculation device 17 . The target condenser output side cooler temperature calculation device 24 provided in the controller 3 calculates a target value of the cooler on the output side of the condenser 22, and the result of the calculation is also used for the calculation for the compressor input signal value precalculator 17 .

Der übrige Aufbau ist im Wesentlichen der gleiche wie derjeni­ ge im ersten Ausführungsbeispiel und deshalb wird eine Erläu­ terung hierfür durch Verwendung der gleichen Bezugszeichen wie bei den Fig. 1 und 2 bis 3 weggelassen.The rest of the structure is substantially the same as that in the first embodiment, and therefore an explanation thereof is omitted by using the same reference numerals as in Figs. 1 and 2 to 3.

Als nächstes wird die Regelung eines jeden der oben beschrie­ benen Ausführungsbeispiele erläutert.Next is the regulation of each of the above ben exemplary embodiments explained.

Fig. 4 zeigt die Regelung für die Fahrzeugklimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Soll-Wert für die Lufttem­ peratur am Ausgang des inneren Wärmetauschers 5 wird durch ei­ ne Berechnungsvorrichtung für die Soll- Innenraumwärmetauscherausgangsseitenlufttemperatur berechnet. Fig. 4, the control for the vehicle air conditioner is in accordance with the first embodiment. The target value for the air temperature at the output of the inner heat exchanger 5 is calculated by a calculation device for the target indoor heat exchanger output side air temperature.

Diese Berechnung wird in Abhängigkeit von wenigstens einer In­ nenlufttemperatur Tr, die durch den Innenlufttemperatursensor 14 erfasst wird, und/oder einer Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 15 erfasst wird, und einem eingestellen Wert der Innenlufttemperatur Ts durchgeführt, und in diesem Ausführungsbeispiel wird eine Sonneneinstrahlungs­ menge Tst, die durch den Sonneneinstrahlungssensor 16 erfasst wird, der Berechnung zugefügt. Der Soll-Wert TOC der Innen­ raumwärmetauscherausgangsseitenlufttemperatur (eingeblasene Lufttemperatur) wird beispielsweise durch die nachfolgende Gleichung berechnet,
This calculation is performed depending on at least an inside air temperature Tr detected by the inside air temperature sensor 14 and / or an outside air temperature Tam detected by the outside air temperature sensor 15 and a set value of the inside air temperature Ts, and in this embodiment, a Sunshine amount Tst, which is detected by the sun sensor 16 , added to the calculation. The target value TOC of the interior heat exchanger outlet side air temperature (blown air temperature) is calculated, for example, by the following equation,

TOC = Ks.Ts - Kr.Tr - Kam.Tam - Kst.Tst + C,
TOC = Ks.Ts - Kr.Tr - Kam.Tam - Kst.Tst + C,

wobei Ks, Kr, Kam und Kst jeweils Koeffizienten und C eine Korrekturkonstante darstellen. Die oben beschriebene Berech­ nung ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige in der in Fig. 8 gezeigten herkömmlichen Regelung.where Ks, Kr, Kam and Kst are coefficients and C is a correction constant. The calculation described above is substantially the same as that in the conventional control shown in FIG. 8.

Der berechnete Soll-Wert TOC der Ausgangsseitenlufttemperatur des inneren Wärmetauschers wird zur Berechnung der zu regeln­ den Verdrängung bzw. Verstellung des Kompressors und zur Be­ rechnung der Gebläsespannung BLV verwendet. Die Berechnung der Gebläsespannung BLV wird beispielsweise durch die nachfolgende Gleichung durchgeführt, die z. B. als BLV-TOC-Fähigkeit in dem Block der Gebläsespannungsberechnung MW in Fig. 4 gezeigt ist.
The calculated target value TOC of the outlet side air temperature of the internal heat exchanger is used to calculate the displacement or adjustment of the compressor to be regulated and to calculate the blower voltage BLV. The calculation of the blower voltage BLV is carried out for example by the following equation, which, for. B. is shown as BLV-TOC capability in the block of the fan voltage calculation MW in FIG. 4.

BLV = f1(TOC).BLV = f 1 (TOC).

Eine Einheit angesaugter Innenlufttemperatur Tin (die Tempera­ tur der Luft, die durch die Außenluft-/Innenluftansaugöffnung 8 angesaugt wird) wird beispielsweise durch die nachfolgende Gleichung berechnet, wobei die Signale der Innenlufttemperatur Tr, der Außenlufttemperatur Tam und des Öffnungsgrades α des Schaltschiebers 8a verwendet werden.
A unit sucked indoor air temperature Tin (the tempera ture of the air that is sucked through the outside air / inside air suction port 8), for example, calculated by the following equation, where the signals of the inside air temperature Tr, the outside air temperature Tam and the degree of opening α of the spool 8a used become.

Tin = α × Tam + (1 - α) × TrTin = α × Tam + (1 - α) × Tr

Die Vorausberechnung des Kompressoreingangssignalwertes FF wird unter Verwendung dieses Berechnungsergebnisses von Tin und dem oben beschriebenen Berechnungsergebnis für BLV durch­ geführt. Beispielsweise gilt im Falle eines Kühlbetriebes:
The pre-calculation of the compressor input signal value FF is performed using this calculation result from Tin and the calculation result for BLV described above. For example, in the case of cooling operation:

FF = fc(tin, TOC, BLV);
FF = fc (tin, TOC, BLV);

im Falle des Heizbetriebes:
in case of heating operation:

FF = fh(Tin, TOC, BLV);
FF = fh (Tin, TOC, BLV);

diese werden als jeweilige adäquate Gleichungen für die Be­ rechnung verwendet.these are given as appropriate equations for the Be invoice used.

Ferner wird die Variablenverstärkung unter Verwendung der Au­ ßenlufttemperatur Tam und des oben beschriebenen BLV berech­ net. Beispielsweise für den Fall des Kühlbetriebes gilt:
Furthermore, the variable gain is calculated using the outside air temperature Tam and the BLV described above. For example, in the case of cooling operation:

Kp = f2c(BLV, Tam, CA);
Kp = f 2c (BLV, Tam, CA);

wobei im Falle des Heizbetriebes
being in the case of heating operation

Kp = f2h(BLV, Tam, CA)
Kp = f 2h (BLV, Tam, CA)

als jeweilige gleichwertige Gleichungen zur Berechnung verwen­ det werden, wobei CA ein Kompressoreingangssignalwert ist, der in der vorangegangenen Zeit erteilt wurde. use as respective equivalent equations for calculation where CA is a compressor input signal value that was issued in the previous period.  

Die Berechnung der Verdrängung des zu regelnden Kompressors wird unter Verwendung des so berechneten TOC, einer variablen Verstärkung Kp und eines Kompressoreingangssignalvorausberech­ nungswerts FF und eines Signals der Ausgangsseitenlufttempera­ tur TO, die tatsächlich durch den Temperatursensor 13 für die Ausgangsseitenluft des inneren Wärmetauschers erfasst wird, durchgeführt.The calculation of the displacement of the compressor to be controlled is carried out using the TOC thus calculated, a variable gain Kp and a compressor input signal precalculation value FF and a signal of the output side air temperature TO which is actually detected by the temperature sensor 13 for the output side air of the internal heat exchanger.

Die Berechnung des Kompressorverdrängungsregelungssignals CA wird jeweils beim Heizbetrieb wie folgt durchgeführt:
The calculation of the compressor displacement control signal CA is carried out in heating mode as follows:

CA = FF - P - In;
CA = FF - P - In;

und beim Kühlbetrieb:
and in cooling mode:

CA = FF + P + In.CA = FF + P + In.

Dieser Proportionalterm P wird jeweils durch
This proportional term P is given by

P = Kp(TO - TOC)
P = Kp (TO - TOC)

berechnet und der integrale Term In wird durch
is calculated and the integral term In is calculated by

In = In-1 + Kp.(Δt/Ki).(TO - TOC)
In = I n-1 + Kp. (Δt / Ki). (TO - TOC)

berechnet, wobei Ki einen Koeffizienten darstellt und Δt einen Regelungszyklus repräsentiert.calculated, where Ki represents a coefficient and Δt a Control cycle represented.

Auf der Basis des auf diese Weise berechneten Kompressorver­ drängungsregelsignals CA wird die Regelung der Verdrängung und des Ansaugdrucks des Kompressors 2 durchgeführt. On the basis of the compression control signal CA calculated in this way, the displacement and the suction pressure of the compressor 2 are controlled.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Regelung im zweiten Ausführungs­ beispiel. In diesem Fall liegt der Unterschied hinsichtlich der Regelung im ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 ge­ zeigt ist, nur darin, dass kein Kühlfall vorliegt und dass der Wert von Kp unterschiedlich ist. Die übrigen Bedingungen sind dieselben wie diejenigen im ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist. Fig. 5 shows an example of the control in the second embodiment example. In this case, the difference with regard to the control in the first exemplary embodiment, which is shown in FIG. 4, is only that there is no cooling case and that the value of Kp is different. The other conditions are the same as those in the first embodiment shown in FIG. 4.

Beispiele der Regeleigenschaften in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen sind in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Fig. 6 zeigt ein Beispiel der Regeleigenschaften in einer Niedrig­ last-Heizbedingung. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind die Rege­ leigenschaften im Vergleich zu der in Fig. 9 gezeigten her­ kömmlichen Regeleigenschaften sehr stabil. Fig. 7 zeigt ein Beispiel der Regeleigenschaften in einer Hochlast- Heizbedingung. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Reaktionsge­ schwindigkeit der Regelung im Vergleich zur herkömmlichen Re­ aktionsgeschwindigkeit, die in Fig. 10 gezeigt ist, sehr schnell.Examples of the control properties in the first and second exemplary embodiments are shown in FIGS . 6 and 7. Fig. 6 shows an example of the control characteristics in a low load heating condition. As shown in Fig. 6, the control properties are very stable compared to the conventional control properties shown in Fig. 9. Fig. 7 shows an example of the control characteristics in a high load heating condition. As shown in Fig. 7, the reaction speed of the control is very fast compared to the conventional reaction speed shown in Fig. 10.

Auf diese Weise kann in beiden Fällen mit der Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung eine stabile Regelfähigkeit und ei­ ne schnelle Ansprechempfindlichkeit ungeachtet der thermischen Lastbedingung erreicht werden.In this way, in both cases with the scheme according to the present invention stable stability and egg ne quick response regardless of thermal Load condition can be achieved.

Eine Fahrzeugklimaanlage hat einen Kompressor 2 und einen Ver­ dampfer 5, 6 in einem Kühlmittelkreislauf 1 sowie einen Sensor 13 zur Erfassung einer Temperatur des Verdampfers. Die Aus­ stoßleistung des Kompressors besitzt eine Korrelation zu einem externen Eingangssignal und die Ausstoßleistung variiert in Reaktion auf das Eingangssignal. Das System umfasst a) eine Vorrichtung 18 zur Berechnung eines Soll-Wertes des Temperatur des Verdampfers, und b) eine Vorrichtung 17 zur Berechnung ei­ nes Wertes des Eingangssignals für den Kompressor 2 mittels einer Gleichung, die folgendes enthält: i) einen Eingangssig­ nalwertvorausberechnungsterm (A) zum Vorausberechnen des Ein­ gangssignals, so dass die Temperatur des Verdampfers den Soll- Wert während eines stabilen Betriebs erreicht, und ii) einen Rückkopplungsregelungsberechnungsterm (B), der eine Abweichung zwischen der berechneten Soll-Temperatur des Verdampfers und der erfassten Ist-Temperatur des Verdampfers enthält. Die Ver­ drängung des Kompressors wird in Reaktion auf das berechnete Eingangssignal mit einer schnellen Ansprechempfindlichkeit und einer stabilen Regelungsbedingung ungeachtet eines thermischen Lastzustandes geregelt.A vehicle air conditioning system has a compressor 2 and an evaporator 5 , 6 in a coolant circuit 1 and a sensor 13 for detecting a temperature of the evaporator. The output power of the compressor has a correlation with an external input signal and the output power varies in response to the input signal. The system comprises a) a device 18 for calculating a desired value of the temperature of the evaporator, and b) a device 17 for calculating a value of the input signal for the compressor 2 by means of an equation which contains the following: i) an input signal value prediction term ( A) for pre-calculating the input signal so that the temperature of the evaporator reaches the target value during stable operation, and ii) a feedback control calculation term (B) which is a deviation between the calculated target temperature of the evaporator and the detected actual temperature of the evaporator contains. The displacement of the compressor is controlled in response to the calculated input signal with a quick response sensitivity and a stable control condition regardless of a thermal load condition.

Claims (9)

1. Fahrzeugklimaanlage, die einen Kompressor (2) und einen Verdampfer (5, 6) in einem Kühlmittelkreislauf (1) enthält, sowie einen Sensor (13) zur Erfassung einer Temperatur des Verdampfers, wobei eine Ausstoßfähigkeit des Kompressors in Korrelation zu einem äußeren Eingangssignal steht, wobei der Kompressor in der Lage ist, die Ausstoßfähigkeit in Reaktion auf das Eingangssignal zu variieren, wobei der Verdampfer in einem Fluidpfad angeordnet ist, der als Pfad für ein zu küh­ lendes Fluid vorgesehen ist und eine Wärmeabsorptionsfunktion zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage folgendes aufweist:
  • a) eine Vorrichtung (18) zur Berechnung eines Soll- Wertes der Temperatur des Verdampfers (5, 6);
  • b) eine Vorrichtung (17) zur Berechnung eines Wertes des Eingangssignals für den Kompressor durch eine Gleichung, die folgendes enthält:
    • a) einen Eingangssignalwertvorausberechnungsterm (A), zur Vorausberechnung des Wertes des Eingangssignals des Kom­ pressors, so dass die Temperatur des Verdampfers den Soll-Wert während eines stabilen Betriebs erreicht, und
    • b) einen Rückkopplungsregelungsberechnungsterm (B), der eine Abweichung zwischen der Soll-Verdampfertemperatur und der erfassten Verdampfertemperatur enthält, wobei eine Ver­ drängung des Kompressors in Reaktion auf das berechnete Ein­ gangssignal für den Kompressor geregelt wird.
1. Vehicle air conditioning system, which contains a compressor ( 2 ) and an evaporator ( 5 , 6 ) in a coolant circuit ( 1 ), and a sensor ( 13 ) for detecting a temperature of the evaporator, with an output capability of the compressor in correlation to an external input signal stands, wherein the compressor is able to vary the discharge capacity in response to the input signal, the evaporator being arranged in a fluid path which is provided as a path for a fluid to be cooled and which exhibits a heat absorption function, characterized in that the Air conditioning has the following:
  • a) a device ( 18 ) for calculating a target value of the temperature of the evaporator ( 5 , 6 );
  • b) a device ( 17 ) for calculating a value of the input signal for the compressor by means of an equation which contains:
    • a) an input signal value precalculation term (A) for precalculating the value of the input signal of the compressor so that the temperature of the evaporator reaches the target value during stable operation, and
    • b) a feedback control calculation term (B) containing a deviation between the target evaporator temperature and the detected evaporator temperature, wherein a displacement of the compressor is controlled in response to the calculated input signal for the compressor.
2. Fahrzeugklimaanlage, die einen Kompressor (2) und einen Verdampfer (5, 6) in einem Kühlmittelkreislauf (1) hat, und einen Sensor (13) zur Erfassung der Temperatur des Verdampfers, wobei ein Ansaugdruck des Kompressors in Korrelation mit einem externen Eingangssignal steht, wobei der Kompressor in der Lage ist, den Ansaugdruck in Reaktion auf das Eingangs­ signal zu variieren, wobei der Verdampfer (5) in einem Fluidpfad angeordnet ist, der als Pfad für ein zu kühlendes Fluid dienen soll und einen Wärmeabsorptionsbetrieb zeigt, da­ durch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage folgendes aufweist:
  • a) eine Vorrichtung (18) zur Berechnung eines Soll- Wertes der Temperatur des Verdampfers (5); und
  • b) eine Vorrichtung (17) zur Berechnung eines Wertes des Eingangssignals für den Kompressor (2) durch eine Glei­ chung, die folgendes enthält:
    • a) einen Eingangssignalwertvorausberechnungsterm (A) zum Vorausberechnen des Wertes des Eingangssignals des Kom­ pressors, so dass die Temperatur des Verdampfers (5) den Soll- Wert während eines stabilen Betriebs erreicht, und
    • b) einen Rückkopplungsregelungsberechnungsterm (B), der eine Abweichung zwischen der berechneten Soll-Temperatur des Verdampfers und der erfassten Ist-Temperatur des Verdamp­ fers enthält;
wobei der Ansaugdruck des Kompressors in Reaktion auf das be­ rechnete Eingangssignal für den Kompressor geregelt wird.
2. Vehicle air conditioning system, which has a compressor ( 2 ) and an evaporator ( 5 , 6 ) in a coolant circuit ( 1 ), and a sensor ( 13 ) for detecting the temperature of the evaporator, wherein a suction pressure of the compressor in correlation with an external input signal is, the compressor is able to vary the suction pressure in response to the input signal, wherein the evaporator ( 5 ) is arranged in a fluid path, which is to serve as a path for a fluid to be cooled and shows a heat absorption operation as by characterized that the air conditioning system has the following:
  • a) a device ( 18 ) for calculating a target value of the temperature of the evaporator ( 5 ); and
  • b) a device ( 17 ) for calculating a value of the input signal for the compressor ( 2 ) by a equation, which contains the following:
    • a) an input signal value precalculation term (A) for precalculating the value of the input signal of the compressor, so that the temperature of the evaporator ( 5 ) reaches the target value during stable operation, and
    • b) a feedback control calculation term (B) which contains a deviation between the calculated target temperature of the evaporator and the detected actual temperature of the evaporator;
wherein the suction pressure of the compressor is controlled in response to the calculated input signal for the compressor.
3. Klimaanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass eine Temperatur zwischen Rippen des Verdampfers (5, 6), eine Temperatur einer Rippe des Verdampfers, eine Tempera­ tur des zu kühlenden Fluids an einem Ausgang des Verdampfers, eine Temperatur eines Kühlmittels an einem Eingang des Ver­ dampfers oder ein Druck des Kühlmittels an einem Eingang des Verdampfers als Temperatur des Verdampfers erfasst wird. 3. Air conditioning system according to claim 1 or 2, characterized in that a temperature between ribs of the evaporator ( 5 , 6 ), a temperature of a rib of the evaporator, a temperature of the fluid to be cooled at an outlet of the evaporator, a temperature of a coolant at an inlet of the evaporator or a pressure of the coolant at an inlet of the evaporator is detected as the temperature of the evaporator. 4. Klimaanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Eingangssignalwertvorausberech­ nungsterm (A) wenigstens einen der folgenden Werte umfasst: den Soll-Wert der Temperatur des Verdampfers, einen Wert, der in Korrelation mit einer Temperatur des zu kühlenden Fluids, das in den Verdampfer strömt, steht, einen Wert, der in Korre­ lation mit einer Strömungsgeschwindigkeit des zu kühlenden Fluids, das in den Verdampfer strömt, steht, einen Wert, der in Korrelation mit einer Außenlufttemperatur steht und einen Wert, der in Korrelation mit einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges steht.4. Air conditioning system according to one of the preceding claims, since characterized by that the input signal value precalculation The term (A) comprises at least one of the following values: the target value of the temperature of the evaporator, a value that in correlation with a temperature of the fluid to be cooled, that flows into the vaporizer stands, a value that is correct lation with a flow rate of the to be cooled Fluid that flows into the evaporator is a value that correlates with an outside air temperature and one Value that correlates with a driving speed of a Vehicle stands. 5. Fahrzeugklimaanlage, die einen Kompressor (2) und einen Kondensator (5, 6) in einem Kühlmittelkreislauf enthält, sowie einen Sensor zur Erfassung einer Temperatur des Kondensators, wobei eine Ausstoßleistung des Kompressors in Korrelation mit einem externen Eingangssignal steht, und wobei der Kompressor in der Lage ist, die Ausstoßleistung in Reaktion auf das Ein­ gangssignal zu variieren, wobei der Kondensator (6) in einem Fluidpfad angeordnet ist, der als Pfad für ein zu erwärmendes Fluid vorgesehen ist, und eine Wärmeabstrahlfunktion erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage folgendes auf­ weist:
  • a) eine Vorrichtung (18) zur Berechnung eines Soll- Wertes der Temperatur des Kondensators; und
  • b) eine Vorrichtung (17) zur Berechnung eines Wertes des Eingangssignals für den Kompressor mittels einer Glei­ chung, die folgendes enthält:
    • a) einen Eingangssignalwertvorausberechnungsterm (A) zum Vorausberechnen des Wertes des Eingangssignals für den Kompressor, so dass die Temperatur des Kondensators den Soll- Wert während eines stabilen Betriebs erreicht; und
    • b) einen Rückkopplungsregelungsberechnungsterm (B), der eine Abweichung zwischen der berechneten Soll-Temperatur des Kondensators und der erfassten Ist-Temperatur des Konden­ sators enthält,
wobei eine Verstellung des Kompressors in Reaktion auf das berechnete Eingangssignal für den Kompressor geregelt wird.
5. Vehicle air conditioning system, which contains a compressor ( 2 ) and a condenser ( 5 , 6 ) in a coolant circuit, and a sensor for detecting a temperature of the condenser, wherein an output power of the compressor is correlated with an external input signal, and wherein the compressor is able to vary the output in response to the input signal, the condenser ( 6 ) being arranged in a fluid path, which is provided as a path for a fluid to be heated, and fulfills a heat radiation function, characterized in that the air conditioning system has the following:
  • a) a device ( 18 ) for calculating a desired value of the temperature of the capacitor; and
  • b) a device ( 17 ) for calculating a value of the input signal for the compressor by means of a equation, which contains the following:
    • a) an input signal value precalculation term (A) for precalculating the value of the input signal for the compressor so that the temperature of the capacitor reaches the target value during stable operation; and
    • b) a feedback control calculation term (B) which contains a deviation between the calculated target temperature of the capacitor and the detected actual temperature of the capacitor,
wherein adjustment of the compressor is controlled in response to the calculated input signal to the compressor.
6. Klimaanlage gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur zwischen Rippen des Kondensators, eine Tempe­ ratur einer Rippe des Kondensators, eine Temperatur des zu er­ wärmenden Fluids an einem Ausgang des Kondensators (5, 6), ei­ ne Temperatur eines Kühlmittels an einem Ausgang des Kondensa­ tors oder ein Druck des Kühlmittels an einer Position nahe des Kondensators als Temperatur des Kondensators erfasst wird.6. Air conditioning system according to claim 5, characterized in that a temperature between the ribs of the condenser, a temperature of a rib of the condenser, a temperature of the fluid to be heated at an outlet of the condenser ( 5 , 6 ), a temperature of a coolant an output of the capacitor or a pressure of the coolant at a position near the capacitor is detected as the temperature of the capacitor. 7. Klimaanlage gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, dass der Eingangssignalwertvorausberechnungsterm (A) we­ nigstens einen der folgenden Werte umfasst: einen Soll-Wert für die Temperatur des Kondensators (5, 6), einen Wert, der in Korrelation mit einer Temperatur des zu erwärmenden Fluids, das in den Kondensator strömt, steht, einen Wert, der in Kor­ relation mit einer Strömungsgeschwindigkeit des zu erwärmenden Fluids, das in den Kondensator strömt, steht, einen Wert, der in Korrelation mit einer Außenlufttemperatur steht, und einen Wert, der in Korrelation mit einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges steht.7. Air conditioning system according to claim 5 or 6, characterized in that the input signal value precalculation term (A) comprises at least one of the following values: a target value for the temperature of the condenser ( 5 , 6 ), a value which is in correlation with a Temperature of the fluid to be heated flowing into the condenser, a value correlated with a flow rate of the fluid to be heated flowing into the condenser, a value correlated with an outside air temperature, and one Value that is correlated with the driving speed of a vehicle. 8. Klimaanlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungsregelungsberech­ nungsterm (B) einen PI-Regelungsberechnungsterm mit einer Proportional-Regelung und einer Integral-Regelung, oder einen PID-Regelberechnungsterm mit einer Proportional-Regelung, ei­ ner Integral-Regelung und einer Differential-Regelung umfasst.8. Air conditioning system according to one of the preceding claims, since characterized in that the feedback control calculation term (B) a PI control calculation term with a proportional control  and an integral control, or one PID control calculation term with proportional control, ei ner integral control and a differential control includes. 9. Klimaanlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass eine Verstärkung in dem Rückkopp­ lungsregelungsberechnungsterm (B) durch eine Funktion berech­ net wird, die wenigstens eine der folgenden Variablen besitzt: eine Außenlufttemperatur, eine Strömungsgeschwindigkeit des durch den Fluidpfad strömenden Fluids und das Eingangssignal für den Kompressor (2).9. Air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that a gain in the feedback control calculation calculation term (B) is calculated by a function which has at least one of the following variables: an outside air temperature, a flow velocity of the fluid flowing through the fluid path and the input signal for the compressor ( 2 ).
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