BRPI0709307A2 - sistema e método para o controle de um sistema de condicionamento do ar de um veìculo, com consumo de energia reduzido - Google Patents

Abstract

Sistema e método para o controle de um sistema de condicionamento do ar de um veículo, com consumo de energia reduzido. Um sistema de condicionamento do ar (1) para um ambiente, em particular o compartimento de passageiros de um veículo, é dotado de um evaporador (13) e de um compressor (18) acoplado ao dito evaporador (13). Em um sistema (30) para o controle de um sistema de condicionamento do ar (1), uma unidade de controle (33) altera uma condição operacional do dito compressor (18) quando a temperatura na saída do dito evaporador (13) apresenta uma relação pré-estabelecida com a temperatura limite (T~ thresh~). O circuito eletrónico de controle varia o valor da dita temperatura limite (T~ thresh~) como uma função, em ao menos certas condições operacionais, da temperatura de ajuste (T~ sp~) solicitada pelo usuário de dito sistema de condicionamento do ar (1), de modo a reduzir o consumo de energia associado com o sistema de condicionamento do ar.

Description

Sistema e método para o controle de um sistema de condicionamento do ar de umveículo, com consumo de energia reduzido.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção se refere a um sistema e a um métodopara o controle de um sistema de condicionamento do ar de um ambiente fechado, emparticular o compartimento de passageiros de um veículo, com um consumo de energiareduzido.

FUNDAMENTO DA ARTE

Tal como conhecido e também ilustrado de formaesquemática na figura 1, um sistema de condicionamento do ar 1, em particular de umveículo 1a (ilustrado de forma esquemática) compreende: um conjunto condicionador dear 2; um circuito de refrigeração 3 do tipo em circuito fechado e um circuito deaquecimento 4, ambos ligados no conjunto condicionador de ar 2.

O circuito de refrigeração 3 é fornecido com um duto 11para a alimentação do ar a ser tratado, com uma primeira entrada 11a em comunicaçãocom o lado externo do veículo 1a, e uma segunda entrada 11b em comunicação com ocompartimento dos passageiros (não ilustrado) do veículo. O duto 11 para a alimentaçãodo ar apresenta uma saída 11c em comunicação com a entrada 2a do conjuntocondicionador de ar 2. Um primeiro seletor 12 é disposto ao longo do duto 11 para aalimentação do ar de modo a direcionar o fluxo em suas entradas 11a, 11 b na direção dasaída 11c. Desta forma, o ar a ser tratado pode ser seletivamente admitido tanto doambiente externo ao veículo e/ou quanto do compartimento dos passageiros do veículo(a assim chamada função de recirculação do ar), de acordo com a posição assumidapelo primeiro seletor 12.

O conjunto condicionador de ar 2 compreende umevaporador 13 disposto na sua entrada 2a e adaptado de modo a ser atravessado pelo arproveniente do duto 11 para a alimentação do ar.

O evaporador 13 também é atravessado pelo refrigerante,em particular um gás, por exemplo o R134a, o qual flui ao longo de um duto 14 que ligaos elementos que formam o circuito de refrigeração 3. Durante a sua passagem peloevaporador 13, o ar transfere calor para o refrigerante e é resfriado.

O refrigerante que deixa o evaporador 13 é alimentado,através de um duto 14, na entrada do um compressor 18, o qual, por sua vez, ligado nasaída a um condensador 19. Além do mais, um capilar 20 (ou alternativamente umaválvula de expansão termostática) é disposta entre a saída do condensador 19 e aentrada do evaporador 13. O compressor 18 recebe, com uma certa pressão deadmissão, o refrigerante em fase de vapor a partir do evaporador 13 de modo obter ocontrole da temperatura do ar a jusante do evaporador 13, o condensador 19 recebe orefrigerante em fase de vapor do compressor 18, e o capilar 20 recebe o refrigerante emfase liquida do condensador 19 de modo a fornecê-lo em duas fases (a fase de vapor e afase liquida) para o evaporador 13.

O conjunto condicionador de ar 2 ainda compreende ummisturador 15 que se comunica, através do duto 15c, com a saída do evaporador 13.Disposta dentro do duto 15c se encontra a ventoinha 17, configurada para criar um fluxoforçado de ar do evaporador 13 para o misturador 15.

O misturador 15 define uma câmara interna 24 sendo quedentro desta é definida uma primeira trajetória 24c e uma segunda trajetória 24hseparadas uma da outra e selecionáveis na entrada por meio de um segundo seletor 23,o qual alimenta o ar que vem do duto 15c para as trajetórias 24h e 24c. Em particular, osegundo seletor 23 pode ser ajustado em uma primeira posição limite (indicada pelaslinhas pontilhadas), na qual todo ar que entra é fornecido para a primeira trajetória 24c,em uma segunda posição limite (não ilustrada), na qual todo ar que entra é fornecidopara a segunda trajetória 24h, e em uma pluralidade de posições intermediárias (umadas quais sendo indicada por linhas continuas), na qual a entrada de ar é particionadaentre as duas trajetórias.

Em particular, a segunda trajetória 24h se comunica com asaída de um circuito de aquecimento 4, o qual é convenientemente constituído por umtrocador de calor de tipo liquido/ar, adaptado de modo a receber um fluxo do liquidorefrigerante do motor a combustão interna (não ilustrado) do veículo 1a, em alguns casosatravés de uma válvula solenóide de controle.

A câmara 24 também se comunica na saída com ocompartimento dos passageiros através de um difusor 26, no qual estão ligados osbocais de aeração.

No misturador 15, o ar frio que vem do evaporador 13, antesde ser introduzido no compartimento dos passageiros do veículo pelo difusor 26 atravésdos bocais, pode ser misturado com o ar quente proveniente do circuito de aquecimento4. Em particular, o fluxo de ar frio F1 na saída da ventoinha 17 pode ser apropriadamentemisturado com o fluxo de ar quente F2 proveniente do circuito de aquecimento 4 pormeio do segundo seletor 23. O segundo seletor 23 pode ser posicionado tanto de formaa canalizar todo o fluxo de ar frio F1 na direção do difusor 26 (a posição chamada de "friototal"), sem possibilitar qualquer passagem do ar quente dentro do duto de ar quente eassim evitar a mistura do ar quente e do ar frio, e de modo a possibilitar a passagem total(a posição "totalmente quente") ou apenas em parte do fluxo de ar frio F1 dentro do dutode ar quente, assim permitindo a mistura dos dois fluxos de ar frio F1 e quente F2. Amistura pode ser controlada como uma função, entre outros fatores, da temperatura quefoi ajustada (a assim chamada de "temperatura ajustada"), designada a seguir por Tsp,solicitada pelos ocupantes do veículo e indicada através dos meios apropriados para aregulagem da temperatura dentro do compartimento dos passageiros.

Em particular, se for designada por Tin a temperatura do arna entrada do evaporador 13 (a qual pode, por conseqüência, ser o ar proveniente doexterior, ou uma mistura do ar proveniente do exterior com o ar do sistema derecirculação), por Tw a temperatura do liquido de refrigeração na entrada do circuito deaquecimento 4, por Tc a temperatura do ar que deixa o evaporador 13, por T, atemperatura na entrada do difusor 26, por γ a fração do fluxo de ar no dito de ar quente,e por ε a eficiência do circuito de aquecimento 4, se aplica a seguinte relação:

Tt = Tc + f(y, ε, Tw, Tc).

Tal como ilustrado na figura 1, o controle do sistema decondicionamento do ar 1, e em particular o controle da ventoinha 17, do compressor 18,e do misturador 15 é obtido por meio de uma unidade eletrônica de controle 28, a qualrecebe os sinais dos diversos sensores presentes tanto dentro quanto fora do veículo 1a(por exemplo, os sensores para a temperatura interna e para a temperatura externa, ossensores de umidade, etc.).

Em particular, nos sistemas NP (Produção Normal), umcompressor de deslocamento fixo é gerenciado pela unidade eletrônica de controle 28também com base na saída de um sensor de temperatura, disposto a jusante doevaporador 13 e desta forma detectando a temperatura Tc do ar que deixa o evaporador.

Quando a temperatura Tc do ar que deixa o evaporador 13 cai abaixo de um limitepredeterminado (aqui definido como o "limite de desconexão") o compressor 18 édesativado de modo a evitar que a água condensada na superfície do evaporadorcongele e cause uma obstrução de parte da correspondente superfície de troca térmica.

O compressor 18 assim trabalha no modo "liga-desliga" com relação ao limite dedesconexão, o dito limite sendo pré-ajustado e fixo, por exemplo, em um valor de 3 °C.

Possivelmente, a histerese pode ser prevista para a reconexão do compressor 18, o qualé atuado novamente quando a temperatura Tc exceda um "limite de conexão", o qualapresenta um valor que é mais alto que o do limite de desconexão e que também é pré-ajustado e fixo, por exemplo, em 5 °C.

Em um sistema do tipo acima descrito, normalmente éproduzida uma capacidade de refrigeração que é excessiva com relação àquela queseria necessária para garantir uma condição de conforto térmico no compartimento depassageiros do veículo. Isto certamente ocorre quando do uso de compressores dedeslocamento fixo, mas também com o uso de um compressor de deslocamento variávelde tipo com controle interno, tanto em condições de baixa carga térmica quanto emcondições de alta carga térmica, uma vez que termine o transiente de "refrigeração". Emparticular, a temperatura desejada é alcançada no compartimento dos passageirosatravés da mistura do fluxo de ar na saída do evaporador 13 (a qual é, em qualquer caso,completamente tratada pelo evaporador) com o fluxo de ar quente na saída do circuito deaquecimento 4 (o assim chamado pós-tratamento). Isto capacita a elevação datemperatura do ar introduzido dentro do compartimento dos passageiros com relação àda temperatura do ar frio mas claramente leva a destruição de parte da capacidade derefrigeração gerada, a qual, uma vez que o compressor é comandado pelo motor, quepor sua vez leva a um aumento da energia empregada e no consumo do veículo.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

O objetivo da presente invenção é o de fornecer um sistemapara o controle do sistema de condicionamento do ar de um veículo, o qual irá permitiruma melhoria nos sistemas de tipo conhecido e na eliminação das desvantagens ligadasa estes, assim como de capacitar, em particular, a uma redução no consumo de energiaa este relacionado.

De acordo com a presente invenção, um sistema e ummétodo para o controle de um sistema de condicionamento do ar são conseqüentementefornecidos, substancialmente tal como definido nas reivindicações 1 e 21,respectivamente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para uma melhor compreensão da presente invenção, serãoora descritas as formas de realização preferidas deste, puramente a titulo exemplo nãolimitativo e com referência ao conjunto anexo de desenhos, nos quais:

- A figura 1 mostra um diagrama simplificado de um sistema de condicionamento do ar;

- A figura 2 mostra um diagrama de blocos de um sistema de controle para um sistemade condicionamento do ar manual de baixo consumo de acordo com uma primeiraforma de realização da presente invenção;

- A figura 3 mostra um gráfico de uma temperatura limite no sistema de controle dafigura 2;

- A figura 4 mostra um diagrama de estado correspondente às operações executadasno sistema de controle da figura 2;

- A figura 5 mostra um diagrama elétrico detalhado de uma implementação possível deum aparte do sistema de controle;

- A figura 6 mostra um diagrama de blocos de um sistema de controle de um sistemade condicionamento do ar automático de baixo consumo, de acordo com umasegunda forma de realização da presente invenção; e

- A figura 7 mostra um diagrama de fluxo correspondente às operações executadaspelo sistema de controle da figura 6.

MELHOR FORMA DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

Como ficará claro a partir do quanto segue, um aspecto dapresente invenção enseja o controle da variação de uma temperatura limite Tthresh para aconexão/desconexão de um compressor em um sistema de condicionamento do ar, e emparticular na determinação da temperatura limite, ao menos em certas condiçõesoperacionais de acordo com uma temperatura de ajuste Tsp, solicitada pelo usuário eajustada através dos meios de regulagem apropriados; a temperatura de ajuste Tsptambém sendo indicativa de uma temperatura alvo, a qual deve ser gerada nocompartimento dos passageiros do veículo. Em particular, existe ao menos uma condiçãooperacional na qual a temperatura limite TthreSh para a conexão/desconexão docompressor aumenta, por exemplo através de uma relação linear, conforme atemperatura de ajuste Tsp no compartimento dos passageiros aumenta.

Segue-se assim a descrição relativa a primeira forma derealização de um sistema de controle de acordo com a invenção, para um sistema decondicionamento do ar manual dotado de um compressor de deslocamento fixo(considerações similares são aplicáveis para o caso no qual é previsto um compressor dedeslocamento variável com uma embreagem). O sistema de condicionamento do armanual é dotado com meios de detecção da temperatura para estabelecer a temperaturade ajuste Tsp, localizado no compartimento dos passageiros e atuável pelo usuário, porexemplo na forma de um botão do assim chamado conjunto "não elétrico".

Com referência à figura 2 (e mais uma vez com referênciaao diagrama geral do sistema descrito na figura 1), o sistema de controle 30 compreendeos meios de ajuste da temperatura supra indicados, incluindo um botão 31 apresentandouma faixa de rotação dividida em um setor frio 31a (entre o ponto Aeo ponto B na figura2) e um setor quente 31b (entre o ponto Beo ponto C na figura 2). Em particular, duaslógicas de controle diferentes do sistema de condicionamento do ar correspondem aoprimeiro e ao segundo setores.

O sistema de controle 30 ainda compreende: meios 32 dedetecção da posição, adaptados para detectar a posição de rotação do botão 31 (a qualcorresponde a uma temperatura de ajuste Tsp determinada pelo usuário); um circuitoeletrônico de controle 33 (por exemplo, formando parte da unidade eletrônica de controle28 do sistema de condicionamento do ar 1), o qual atua no compressor 18, por exemplona embreagem 34 ou acoplamento deste, e determina a sua ativação ou desativação(por exemplo, utilizando um controle PWM); um sensor de temperatura 35, disposto ajusante do compressor 18 e ligado ao circuito eletrônico de controle 33; e um cabobowden 36 mecanicamente ligado ao botão 31 e projetado para controlar a abertura dosegundo seletor 23 do misturador 15.

Caso o botão 31 esteja localizado dentro do setor frio 31a, acada ponto desde corresponde (de uma forma pré ajustada) uma temperatura limiteTthresh diferente para a conexão/desconexão do compressor 18. Em particular (figura 3), atemperatura limite Tthresh progressivamente aumenta de forma linear com a aproximaçãodo botão 31 no setor quente 31b. De forma similar, dado que o valor da temperatura deajuste Tsp ajustada pelo usuário está associado com a posição do botão 31, atemperatura limite TthreSh aumenta dentro do setor frio 31a conforme a temperatura deajuste Tsp aumenta.

De acordo com o valor da temperatura limite Tthreshl ocompressor 18 é desligado (estado desligado) caso se aplique a seguinte correlação:

<formula>formula see original document page 7</formula>

na qual Tc é a temperatura a jusante do evaporador 13, e dT é a diferença datemperatura pré-ajustada. Ao contrário, o compressor é ligado (estado ligado) caso seaplique a seguinte relação:

<formula>formula see original document page 7</formula>

Em qualquer caso, com o botão 31 no setor frio 31a, umLED indicativo do estado ligado/desligado do compressor é ligado ou desligado deacordo com o estado do compressor 18, e um segundo seletor 23 do misturador 15 seencontra na posição "totalmente frio". De fato, a temperatura desejada no compartimentodos passageiros é alcançada através da variação apropriada do limite deconexão/desconexão do compressor 18, sem qualquer mistura com o ar quenteproveniente do circuito de aquecimento 4.

Pelo contrario, e caso a posição do botão 31 estejalocalizada dentro do setor quente 31b, o segundo seletor 23 inicia possibilitando amistura co o ar quente proveniente do circuito de aquecimento 4, o compressor édesativado (o LED é apagado), e o botão 31 controla diretamente (mecanicamente) ocabo bowden que ajusta a posição do seletor. Em particular, a posição B corresponde àposição "totalmente frio", enquanto que a posição C corresponde à posição "totalmentequente" do segundo seletor 23. Em qualquer caso, o usuário tem a possibilidade deforçar a ativação do compressor 18 (por exemplo, através de aperto de uma tecla 37 tipopush-botton prevista para este propósito e localizada em uma posição central comrelação ao botão 31), por exemplo, para possibilitar a desumidificação do compartimentodos passageiros. Para este propósito, a temperatura limite Tthresh é continuamentedeterminada, mesmo quando o compressor 18 está desligado, mais uma vez de acordocom a posição do botão 31 (ou, de forma equivalente, da temperatura de ajuste Tspajustada pelo usuário). Tal como ilustrado na figura 3, o padrão da temperatura limiteTthresh dentro do setor quente 31b é especular em relação àquela no setor frio 31a: emparticular, a temperatura limite Tthresh cai de forma linear conforme o botão se aproximada posição C de "totalmente quente", e desta forma a temperatura limite máximacorresponde a posição B de "totalmente frio", na qual a temperatura limite mínimacorresponde a posição C "totalmente fria".Girando o botão 31 para além da posição B em sentidohorário, determina-se o desligamento do compressor 18, sendo que o giro do botão 31para além da mesma posição B no sentido anti-horário determina o Iigamento docompressor 18.

A figura 4 sintetiza, por meio de um diagrama de estado, aoperação do sistema de controle 30 previamente descrito.

Em detalhes, e correspondendo a um estado inicial SO estáuma condição na qual o compressor 18 está ligado e o botão 31 está localizado no setorfrio 31a. O sistema permanece neste estado contanto que o botão não seja deslocado daposição do setor frio, e a tecla 37 tipo push-botton permaneça comprimida, PL = 1 (oestado ligado do compressor 18 correspondendo a tecla 37 tipo push-botton sendocomprimida).

Caso a tecla 37 tipo push-botton seja liberada (PL = 0),realiza-se a transição para um estado S1, no qual o compressor 18 é desligado. Osistema permanece neste estado enquanto a tecla 37 tipo push-botton permanecerliberada e o botão 31 permanecer no setor frio 31a. Caso a tecla tipo push-botton sejaapertada, acontecerá a transição do estado S1 de volta para o estado S0.

A partir do estado S1, a transição para o estado S2 tambémé possível, no caso em que o botão 31 seja deslocado para dentro do setor quente 31b;o compressor 18 permanece de qualquer modo desligado. Também é possível atransição do estado inicial SO para o estado S2, novamente no caso em que o botãoentre no setor quente 31b.

O sistema permanece no estado S2 desde que a tecla 37tipo push-botton não seja novamente apertada e o botão permaneça no setor quente31b. Caso o botão seja deslocado para o setor frio, ocorrerá uma transição para o estadoS0, sendo que, caso a tecla tipo push-botton seja liberada, ocorrerá uma transição para oestado S3, no qual o compressor se encontra no estado ligado.

O sistema permanece no estado S3 contanto que a tecla 37tipo push-botton permaneça comprimida e o botão esteja no setor quente 31b. CAso obotão seja deslocado para o setor fio 31a, ocorrerá uma transição para o estado SOsendo que, caso a tecla 37 tipo push-botton seja liberada, ocorre uma transição para oestado S2.

A figura 5 mostra, por razão de completude, um diagramaelétrico ilustrando as conexões entre o botão 31, a tecla 37 tipo push-botton e um relêCO para a ativação do compressor 18. Em particular, o botão 31 age através de umcame 38 em uma tecla 39 tipo push-botton interna, a passagem do setor frio 31a para osetor quente 31b determinando uma mudança do estado aberto/fechado da tecla 39 tipopush-botton interna. De uma forma não descrita em detalhes, mas que será evidentepara uma pessoa com um conhecimento ordinário na arte, esta conexão prevê o uso deuma pluralidade de relês internos A, B1 C1 D, E1 F e com contatos normalmente abertosou normalmente fechados, controlados pelos relês internos. Cada um dos relês é ativadoquando uma conexão elétrica (e uma correspondente passagem de corrente) é feitaentre uma linha de alimentação (designada por +) e uma linha terra (designada por -).

Esta disposição do circuito faz com que o compressor 18 fique normalmente ligadoquando o botão 31 está localizado no setor frio 31a e usualmente desligado quando obotão 31 está localizado no setor quente 31b. Quando a tecla 37 tipo push-botton éapertada pelo usuário, torna-se possível, em qualquer caso, forçar a mudança de estadodo compressor 18 para o estado ligado ou para o estado desligado, a despeito daposição do botão.

Com referência a figura 6 (e mais uma vez com referênciaao diagrama geral do sistema descrito na figura 1), segue-se a descrição da segundaforma de realização do sistema de controle de acordo com a invenção, para um sistemade condicionamento do ar automático, também nesta equipado com um compressor dedeslocamento fixo (ou então do tipo com controle interno e deslocamento variável,dotado de um embreagem), e com meios de ajuste da temperatura para escolher atemperatura de ajuste Tsp a ser alcançada no compartimento dos passageiros e atuávelpelo usuário, por exemplo, na forma de um botão digital, designado por 31'. O botão 31'compreende, por exemplo, uma primeira porção 31a para aumentar a temperatura deajuste Tsp, por exemplo, em intensidades fixas, e uma segunda porção 31b' para reduzira temperatura de ajuste de forma similar. Além do mais, pode ser previsto um mostrador31c' para apresentar a temperatura de ajuste para o usuário. Mais uma vez, é previstouma tecla 37 tipo push-botton para forçar a ativação do compressor 18.

Em detalhes, o sistema de controle 30' neste casocompreende, além dos meios de ajuste da temperatura supra citados: o circuitoeletrônico de controle 33, agindo desta vez não apenas na embreagem 34 docompressor, determinando a ativação desta, mas também diretamente no misturador 15e no sistema de recirculação de ar 40 do sistema de condicionamento do ar 1; um sensorde temperatura 35, disposto a jusante do compressor 18 e ligado no circuito eletrônico decontrole 33; e uma pluralidade de sensores 41, os quais também estão ligados no circuitoeletrônico de controle 33 através de uma linha CAN presente a bordo do veículo, ecompreendendo entre outros um sensor para detectar a temperatura externa Textl umsensor para detectar a temperatura da água no motor, um sensor para ativar o limpadorde pára-brisa do veículo, um sensor para detectar a temperatura no compartimento dospassageiros TpComp, disposto em uma posição apropriada dentro do compartimento dospassageiros do veículo, de modo a detectar a temperatura percebida pelo usuário, e umsensor para a temperatura equivalente Teq, o qual também é disposto dentro docompartimento dos passageiros, nas proximidades das saídas de ar dos bocais dodifusor 26, de modo a detectar a temperatura das saída de ar. Além do mais, o circuitoeletrônico de controle 33 recebe, através da linha CAN1 outras informações detemperatura, apropriadamente calculadas pela unidade eletrônica de controle 28 doveículo 1a, e em particular uma temperatura alvo Ttarget, a qual representa umatemperatura estimada do ar a ser enviado para os bocais de saída de modo a satisfazeras necessidades do usuário, e recebe, a partir dos meios de ajuste da temperatura, atemperatura de ajuste Tsp indicada pelo usuário.

Descrito como segue e com referência à figura 7 está umalgoritmo implementado pelo circuito eletrônico de controle 33 para calcular atemperatura limite Tthresh para controlar a embreagem do compressor 18 econectar/desconectar o compressor de acordo com as condições externas, a situação nocompartimento dos passageiros e a temperatura de ajuste. Em particular, deve serenfatizado que a temperatura limite Tthresh é constantemente determinada pelo circuitoeletrônico de controle 33, não importando o estado operacional, ligado ou desligado, docompressor 18. De fato, mesmo com o compressor 18 desligado, a temperatura limite écalculada para se levar em consideração a possibilidade do usuário decidir-se pelaativação do compressor, por exemplo para a desumidificação do compartimento dospassageiros.

Em detalhes, em um bloco inicial 50 é determinado se, combase nos requisitos do usuário e nas condições gerais do compartimento dospassageiros, é necessário resfriar ou aquecer o compartimento dos passageiros doveículo. Em particular, quando a temperatura equivalente Teq é maior que a temperaturade ajuste Tsp, determina-se que é necessário resfriar o compartimento dos passageiros, eexiste uma passagem para o bloco 51 e para um procedimento de gerenciamento dasoma, no qual quando a temperatura equivalente Teq é menor ou igual a temperatura deajuste Tsp, determina-se que é necessário o aquecimento do compartimento dospassageiros, e passa-se para o bloco 52, e a um procedimento de gerenciamento deinverno.

Com maiores detalhes, no bloco 51 um erro de temperaturaé calculado entre a temperatura medida dentro do compartimento dos passageiros comoum retorno do conforto percebido pelo usuário (em particular, a temperatura equivalenteTeq medida em uma área correspondente à da saída dos bocais de ventilação) e atemperatura de ajuste Tsp solicitada pelo usuário, para e com base neste erro detemperatura é calculada a temperatura limite Tthresh de acordo com a expressão:

<formula>formula see original document page 10</formula>

na qual β e Δ são parâmetros constantes de calibragem do valor apropriado, escolhidocom base em um tipo particular de sistema de condicionamento do ar, por exemploiguais a 17 e 3, respectivamente. Em particular, e a partir da expressão supra indicada,obtém-se que, ao menos no gerenciamento da soma, a temperatura limite Tthresh aumentalinearmente em função da temperatura de ajuste Tsp programada pelo usuário e éinversamente correlacionada com o erro de temperatura supra, diminuindo conforme oerro aumenta, e vice versa.

No gerenciamento de inverno, bloco 52, o controle daconexão/desconexão do compressor 18 deve levar em conta que uma desumidificaçãoinsuficiente do ar poderia levar ao embaçamento do vidro e, por conseqüência, oalgoritmo primeiro verifica se o sistema se encontra na condição de recirculação do ar ouna condição de entrada do ar externo, e assim determina a temperatura do ar na entradado evaporador.

Caso o sistema de condicionamento do ar se encontre nacondição de admissão do ar externo, passa-se para o bloco 53, no qual a temperaturaalvo Ttarget é comparada com a temperatura externa Text do lado de fora do compartimentodos passageiros. A temperatura alvo Ttarget também é calculada como uma função do errode temperatura supra indicado, entre as condições efetivas no compartimento dospassageiros e as solicitações do usuário, por exemplo através de um controle PID(Derivada Integral Proporcional) e lógicas não ilustradas em detalhes.

Caso a relação Ttarget < Text seja satisfeita, passa-se para obloco 54, no qual é calculada a temperatura limite TthreSh do compressor 18 por meio daseguinte expressão:

Tthresh = Ttarget - K

na qual K é uma constante apropriada, por exemplo igual a 1. Deve ser percebido que,uma vez que a temperatura alvo Ttarget é calculada pela lógica de controle de acordo coma temperatura de ajuste Tsp, também neste caso a temperatura limite TthreSh para ocompressor 18 é uma função do ajuste feito pelo usuário.

De outro lado, isto é, no caso em que a relação Ttarget £ Textseja satisfeita, passa-se para o bloco 55 no qual a temperatura limite Tthresh é calculadacomo segue:

TthreSh = Text - Δ

assim de acordo com a temperatura externa.

Pelo contrário, e caso o sistema de condicionamento do aresteja em uma condição de recirculação do ar, no bloco 56 seguinte ao bloco 52 éavaliada a relação de comparação entre a temperatura alvo Ttarget e a temperatura nocompartimento dos passageiros Tpxomp.

Caso a relação Ttarget < Tpcomp seja satisfeita, passa-se parao bloco 57 no qual é calculada a temperatura limite Tthresh do compressor 18, mais umavez de acordo com a temperatura alvo, por meio da expressão:Tthresh Target " K

De outro lado, passa-se para um outro bloco 58, no qual écalculada a temperatura limite TthreSh de acordo com a temperatura do compartimento dospassageiros, tal como:

Tthresh — Tp comp " Δ

Em qualquer caso, a temperatura limite Tthresh calculada combase do algoritmo descrito é saturada entre um valor mínimo igual, por exemplo, a 3 0C(para o qual são levados os valores calculados menores que o dito valor mínimo) e umvalor máximo igual, por exemplo, a 15 0C (ao qual são levados os valores calculadosmaiores que o dito valor máximo).

Convenientemente, pode se prevista uma histerese paracada cruzamento de limite de modo a evitar oscilações excessivas. O circuito eletrônicode controle 33, em gerenciamento de inverno, irá comandar o misturador 15 de formaapropriada, de modo a levar a temperatura medida dentro do compartimento dospassageiros (em particular a temperatura equivalente Teq) para a temperatura alvo Ttarget.A operação de comando leva em consideração, de forma por si conhecida, também atemperatura da água do motor. Além do mais, caso o compressor 18 esteja desativado ea circuito eletrônico de controle 33 detecte, através de um sensor apropriado, a ativaçãodos limpadores de pára-brisa do veículo, o mesmo circuito eletrônico de controle 33 podeforçar a ativação do compressor 18 (com base na temperatura limite TthreSh calculada noinstante anterior) de modo a evitar o embaçamento das superfícies vítreas do veículo.

Em adição ao quanto supra descrito, caso a temperaturaexterna Text seja maior que um dado limite, com o "aperto da tecla" o sistema de controleprevê que o sistema de recirculação de ar esteja no ar externo para um período inicial detempo pré-estabelecido, ao final do qual o sistema emite um comando para a renovaçãodo ar por um segundo período de tempo pré-estabelecido de modo a garantir a mudançado ar fisiológico no compartimento dos passageiros. Caso, pelo contrário, a temperaturaexterna Text seja menor que um dito dado limite, o sistema emite um comando para que osistema de recirculação do ar novamente admita o ar externo. O mesmo ocorre caso oslimpadores de pára-brisa estejam funcionando. Deve ser percebido que, em qualquercaso, o sistema de recirculação de ar e o compressor 18 podem ser forçados pelousuário para uma condição desejada de operação.

A partir de um exame das características do sistema decontrole fornecido de acordo com a presente invenção, as vantagens capacitadas poreste surgem claramente.

Em particular, este possibilita uma considerável economiade energia, com relação ao caso no qual o limite de conexão/desconexão do compressoré mantido fixo. O compressor trabalha no modo liga-desliga com relação ao limite deconexão/desconexão, de modo a gerar, em média, a temperatura desejada a jusante doevaporador. Desta forma é evitado, o tanto quanto possível, o pós-aquecimento do artratado pelo evaporador. A estratégia para controlar a temperatura limite do compressorassim capacita a uma economia de energia a ser obtida também nos sistemas queempregam compressores de deslocamento fixo, alcançando resultados que seaproximada daqueles já obtidos através da adoção de compressores mais sofisticados emais caros de deslocamento variável do tipo com controle externo, mas sem o aumentode custo que a adoção deste componente poderia gerar. O ciclo de refrigeraçãoresultante apresenta uma pressão de evaporação que é maior, na média, enquanto queo nível de condensação é fixado pela temperatura externa. Uma vez que são escolhidosos níveis de pressão, é reduzida a absorção de energia pelo motor.

O sistema descrito também possibilita a definição da faixade temperaturas dentro da qual o modo de operação (com um limite variável deconexão/desconexão) é aceitável, levando em consideração a necessidade de não enviarum ar excessivamente úmido para o compartimento dos passageiros. Além disto, estapossibilita a definição do controle limite nas condições de operação em inverno e emverão, de modo a garantir uma performance de eliminação de embaçamentos.

Usando um mínimo de eletrônicos, o sistema de controlepode obter as vantagens supra citadas mesmo nos sistemas de condicionamento do arde tipo manual, estabelecendo uma relação entre o ajuste no botão para a determinaçãoda temperatura (ligado a um conjunto eletrificado ou não eletrificado) e o nível do limitede liga-desliga do compressor.

Claramente, a lógica de controle é otimizada nos sistemasde condicionamento do ar automáticos, nos quais, em ao menos algumas condiçõesoperacionais, a temperatura limite do compressor é determinada de acordo com um erroentre a temperatura de ajuste determinada pelo usuário e uma temperatura detectadadentro do compartimento dos passageiros, indicando o conforme térmico percebido pelousuário.

Por fim, fica claro que podem ser feitas modificações evariações ao quanto foi aqui descrito e ilustrado, sem com isto fugir do escopo dapresente invenção, tal como definida nas reivindicações em anexo.

Em particular, o sistema descrito pode ser aplicado emsistemas de controle manuais ou automáticos, os quais empregam um compressor dedeslocamento fixo ou um compressor de deslocamento variável com uma embreagem oumecanismo de acoplamento.

Além disto, o limite de conexão/desconexão do compressorpode ser controlado com histerese, por meio de dois limites distintos de conexão e dedesconexão. Neste caso, tanto o limite de conexão quanto o limite de desconexão podemvariar tal como previamente descrito de uma forma correspondente, ou então apenas umdentre os dois limites pode variar, por exemplo, apenas o limite de conexão ou apenas olimite de desconexão.

Por fim, a presente invenção encontra aplicação nossistemas de condicionamento do ar com um fluido intermediário, nominalmente emsistemas nos quais um gás de refrigeração troca a capacidade de refrigeração com umfluido intermediário, por exemplo água e glicol, e o fluido intermediário, por sua vez, trocaa capacidade de refrigeração com o ar que é usado para refrigerar o compartimento dospassageiros.

Claims (36)

1. Sistema (30, 30') para o controle de um sistema decondicionamento do ar (1) do compartimento dos passageiros de um veículo (1a) dotadode um evaporador (13) e de um compressor (18) acoplado ao dito evaporador (13),compreendendo uma unidade de controle (33) configurada para alterar uma condiçãooperacional do dito compressor (18) quando a temperatura na saída do dito evaporador(13) apresenta uma relação pré-estabelecida com a temperatura limite (TthreSh)1caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (33) é ainda configurada demodo a variar o valor da dita temperatura limite (Tthresh) como uma função, em ao menoscertas condições operacionais, da temperatura de ajuste (Tsp) solicitada pelo usuário dedito sistema de condicionamento do ar (1).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato no qual a dita unidade de controle (33) é configurada de modo a causar umaumento em dita temperatura limite (Tthresh) conforme a dita temperatura de ajuste (Tsp)aumenta, em ao menos um a primeira condição operacional do dito sistema decondicionamento do ar (1).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato no qual a dita primeira condição operacional corresponde a uma condição derefrigeração de dito compartimento dos passageiros.

4. Sistema, de acordo com as reivindicações 2 ou 3,caracterizado pelo fato no qual o dito aumento é de tipo linear.

5. Sistema, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato no qual a dita unidade de controle (33) éconfigurada de modo a chavear o dito compressor (18) entre uma condição operacionalligada e uma condição operacional desligada, e para variar o valor da dita temperaturalimite (Tthresh) também quando o dito compressor (18) esteja em dita condição operacionaldesligada.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato no qual o dito sistema de condicionamento do ar (1) ainda compreende meiosde controle (37) que podem ser atuados pelo usuário de modo a forçar o chaveamentodo dito compressor (18) da dita condição operacional ligada para a dita condiçãooperacional desligada, e vice versa; e sendo que a dita unidade de controle (33) éconfigurada para variar o valor da dita temperatura limite (Tthresh) também quando o ditocompressor (18) se encontra em uma condição operacional desligada forçada.

7. Sistema, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato no qual o sistema de condicionamento doar (1) é de tipo manual, e a dita temperatura de ajuste (Tsp) pode variar dentro de umaprimeira faixa de valores (31a), correspondente a uma condição de refrigeração de ditocompartimento dos passageiros, e dentro de uma segunda faixa de valores (31b),correspondente a uma condição de aquecimento do dito compartimento dos passageiros;a dita unidade de controle (33) sendo configurada de modo a causar um aumento linearem dita temperatura limite (Tthresh) conforme a temperatura de ajuste (Tsp) aumenta dentroda dita primeira faixa de valores (31a), e para causar uma redução linear em ditatemperatura limite (Tthresh) conforme a temperatura de ajuste (Tsp) aumenta dentro da ditasegunda faixa de valores (31b).

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato no qual o dito aumento linear e a dita redução linear apresentam um padrãooposto e substancialmente igual, e a dita segunda faixa de valores (31b) seguecontinuamente a dita primeira faixa de valores (31a).

9. Sistema, de acordo com as reivindicações 7 ou 8, aindacaracterizado pelo fato de compreender meios de ajuste manuais (31) que podem seratuados pelo dito usuário para ajustar a dita temperatura de ajuste (Tsp) e pode sermovido dentro de um primeiro setor (31a), correspondente a dita condição derefrigeração do dito compartimento dos passageiros, e dentro de um segundo setor(31b), correspondente a dita segunda condição de aquecimento do dito compartimentodos passageiros; a variação de dita temperatura de ajuste (Tsp) dentro das ditas primeirae segunda faixas de valores correspondendo ao deslocamento dos ditos meios de ajustemanuais (31) dentro dos ditos primeiro e segundo setores, respectivamente.

10. Sistema, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 2 a 6, caracterizado pelo fato no qual o dito sistema decondicionamento do ar (1) é de tipo automático e o dito sistema de controle (30') aindacompreende meios sensores (41) adaptados para detectar uma primeira temperaturainterna (Teq) em uma primeira posição dentro do dito compartimento dos passageiros; adita unidade de controle (33) senso ainda configurada de modo a determinar a ditatemperatura limite (Tthresh) como uma função da diferença entre a dita primeiratemperatura interna (Teq) e a dita temperatura de ajuste (Tsp)1 em dita primeira condiçãooperacional.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato no qual a dita unidade de controle (33) é configurada para variara dita temperatura limite (TthreSh) de uma forma inversamente correlacionada com a ditadiferença, a dita temperatura limite (Tthresh) aumentando conforme a diferença aumenta.

12. Sistema, de acordo com as reivindicações 10 ou 11,caracterizado pelo fato no qual a dita unidade de controle (33) é configurada paracalcular a dita temperatura limite (Tthresh) através da expressão:Tthresh = β " Δ * (Teq - Tsp)na qual β e Δ são parâmetros de calibragem.

13. Sistema, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 10 a 12, caracterizado pelo fato no qual a dita unidade de controle(33) é configurada para determinar a dita primeira condição operacional quando a ditaprimeira temperatura interna (Teq) é maior que a dita temperatura de ajuste (Tsp)1 e paradeterminar uma segunda condição operacional, correspondente a uma condição deaquecimento do dito compartimento dos passageiros, de forma em contrário.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato no qual a dita unidade de controle (33) é ainda configurada paracalcular uma temperatura alvo (Ttarget) a qual deve ser gerada pelo dito sistema decondicionamento do ar (1) com base nas solicitações do dito usuário, e, em umasegunda condição operacional, para comparar a dita temperatura alvo (Ttarget) com umatemperatura de comparação (Text, Tfvcomp) como uma função alternativamente da ditatemperatura alvo (Ttarget) ou de dita temperatura de comparação (Textl Tpcomp) de acordocom o resultado de dita comparação.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato no qual os ditos meios sensores (41) são ainda configuradospara detectar uma temperatura externa (Text) de fora do compartimento dos passageiros,e uma segunda temperatura interna (Tpcomp) detectada em uma segunda posição dentrodo compartimento dos passageiros, e a dita temperatura de comparação (Text, T^comp)correspondendo a dita temperatura externa (Text) ou a dita segunda temperatura interna(Tpcomp) de acordo com se o sistema de condicionamento do ar (1) se encontra em umacondição de admissão do ar externo ou em uma condição de recirculação do ar,respectivamente.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato no qual o dito sistema de condicionamento do ar (1) também édotado de meios de difusão (26) de conexão para fluidos com a saída do dito evaporador(13) e em comunicação com o dito compartimento dos passageiros, e a dita primeiratemperatura interna (Teq) sendo a temperatura medida na saída dos ditos meios difusores(26), e a dita segunda temperatura interna (TpC0mp) sendo a temperatura medida em umaposição diferente em dito compartimento dos passageiros.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato no qual a dita temperatura alvo (Ttarget) é a temperatura em ditosmeios difusores (26) que a dita unidade de controle (33) considera necessária paraalcançar a dita temperatura de ajuste (Tsp), e é calculada como uma função de ditadiferença, em particular através de um controle por derivada-integral-proporcional (PID).

18. Sistema, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato no qual o dito compressor (18) é dotipo com deslocamento fixo, ou então é do tipo com deslocamento variável com umaembreagem ou mecanismo de acoplamento.

19. Sistema de condicionamento do ar (1) caracterizadopelo fato de compreender um sistema de controle (30, 30') de acordo com qualquer umadentre as reivindicações 1 a 18.

20. Veículo (1a), caracterizado pelo fato de compreenderum sistema de condicionamento do ar (1) de acordo com a reivindicação 19.

21. Método para o controle de um sistema decondicionamento do ar (1) do compartimento dos passageiros de um veículo (1a) dotadode um evaporador (13) e de um compressor (18) acoplado ao dito evaporador (13),compreendendo a mudança de uma condição operacional do dito compressor (18)quando a temperatura na saída do dito evaporador (13) apresenta uma relação pré-estabelecida com a temperatura limite (Tthresh), caracterizado pelo fato de aindacompreender variar o valor da dita temperatura limite (TthreSh) como uma função, em aomenos certas condições operacionais, da temperatura de ajuste (Tsp) solicitada pelousuário de dito sistema de condicionamento do ar (1).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato no qual variar compreende aumentar a dita temperatura limite(Tthresh) conforme a dita temperatura de ajuste (Tsp) aumenta, em ao menos um a primeiracondição operacional do dito sistema de condicionamento do ar (1).

23. Método, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato no qual a dita primeira condição operacional corresponde a umacondição de refrigeração de dito compartimento dos passageiros.

24. Método, de acordo com as reivindicações 22 ou 23,caracterizado pelo fato no qual variar compreende aumentar linearmente a ditatemperatura limite (Tthresh) conforme a dita temperatura de ajuste (Tsp) aumenta, em ditaprimeira condição operacional.

25. Método, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 21 a 24, caracterizado pelo fato no qual alterar compreende alterarentre uma condição operacional ligada e uma condição operacional desligada, e variarcompreende variar o valor da dita temperatura limite (Tthresh) também quando o ditocompressor (18) esteja em dita condição operacional desligada.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato no qual o dito sistema de condicionamento do ar (1) aindacompreende meios de controle (37) que podem ser atuados pelo usuário de modo aforçar o chaveamento do dito compressor (18) da dita condição operacional ligada para adita condição operacional desligada, e vice versa; e sendo que chavear compreendevariar o valor da dita temperatura limite (Tthresh) também quando o dito compressor (18)se encontra em uma condição operacional desligada forçada.

27. Método, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 21 a 26, caracterizado pelo fato no qual o sistema de condicionamentodo ar (1) é de tipo manual, e a dita temperatura de ajuste (Tsp) pode variar dentro de umaprimeira faixa de valores (31a), correspondente a uma condição de refrigeração de ditocompartimento dos passageiros, e dentro de uma segunda faixa de valores (31b),correspondente a uma condição de aquecimento do dito compartimento dos passageiros;variar compreendendo causar um aumento linear em dita temperatura limite (Tthresh)conforme a temperatura de ajuste (Tsp) aumenta dentro da dita primeira faixa de valores(31a), e para causar uma redução linear em dita temperatura limite (TthreSh) conforme atemperatura de ajuste (Tsp) aumenta dentro da dita segunda faixa de valores (31b).

28. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato no qual o dito aumento linear e a dita redução linear apresentamum padrão oposto e substancialmente igual, e a dita segunda faixa de valores (31b)segue continuamente a dita primeira faixa de valores (31a).

29. Método, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 21 a 26, caracterizado pelo fato no qual o dito sistema decondicionamento do ar (1) é de tipo automático e o dito método ainda compreendendodetectar uma primeira temperatura interna (Teq) em uma primeira posição dentro do ditocompartimento dos passageiros; variar compreendendo determinar a dita temperaturalimite (Tthresh) como uma função da diferença entre a dita primeira temperatura interna(Teq) e a dita temperatura de ajuste (Tsp), em dita primeira condição operacional.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29,caracterizado pelo fato no qual variar compreende variar a dita temperatura limite(Tthresh) de uma forma inversamente correlacionada com a dita diferença, a ditatemperatura limite (Tthresh) aumentando conforme a diferença aumenta.

31. Método, de acordo com as reivindicações 29 ou 30,caracterizado pelo fato no qual variar compreende calcular a dita temperatura limite(TthreSh) através da expressão:Tthresh = β - Δ * (Teq - Tsp)na qual β e Δ são parâmetros de calibragem.

32. Método, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 29 a 31, caracterizado pelo fato de compreender determinar a ditaprimeira condição operacional quando a dita primeira temperatura interna (Teq) é maiorque a dita temperatura de ajuste (Tsp)1 e determinar uma segunda condição operacional,correspondente a uma condição de aquecimento do dito compartimento dos passageiros,de forma em contrário.

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, aindacaracterizado pelo fato de compreender calcular uma temperatura alvo (Ttarget) a qualdeve ser gerada pelo dito sistema de condicionamento do ar (1) com base nassolicitações do dito usuário, e, em dita segunda condição operacional, comparar a ditatemperatura alvo (Ttarget) com uma temperatura de comparação (Textl Tf^comp); variarcompreendendo determinar a dita temperatura limite (TthreSh) como uma funçãoalternativamente da dita temperatura alvo (Ttarget) ou de dita temperatura de comparação(Text, Tpcomp) de acordo com o resultado de dita comparação.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato no qual a dita temperatura de comparação (Text, Tpcomp) e atemperatura externa (Text) de fora do compartimento dos passageiros, ou uma segundatemperatura interna (Tp.comp) detectada em uma segunda posição dentro docompartimento dos passageiros, de acordo com se o sistema de condicionamento do ar(1) se encontra em uma condição de admissão do ar externo ou em uma condição derecirculação do ar, respectivamente.

35. Método, de acordo com a reivindicação 34,caracterizado pelo fato no qual o dito sistema de condicionamento do ar (1) também édotado de meios de difusão (26) de conexão para fluidos com a saída do dito evaporador(13) e em comunicação com o dito compartimento dos passageiros, e a dita primeiratemperatura interna (Teq) sendo a temperatura medida na saída dos ditos meios difusores(26), e a dita segunda temperatura interna (Tpcomp) sendo a temperatura medida em umaposição diferente em dito compartimento dos passageiros.

36. Método, de acordo com a reivindicação 35,caracterizado pelo fato no qual a dita temperatura alvo (Ttarget) é a temperatura em ditosmeios difusores (26) necessária para alcançar a dita temperatura de ajuste (Tsp); aindacompreendendo calcular a dita temperatura alvo (Ttarget) de acordo com a dita diferença,em particular através de um controle por derivada-integral-proporcional (PID).