DE10028538A1 - Fahrzeugklimatisierungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, wobei ein Ausströmungsfall die Luftausströmung in den Fahrzeuginnnenraum bestimmt, wobei eine bestimmte Luftverteilung, eine bestimmte Gebläsestärke, ein prozentualer Luftmassenstrom an jeder Düse und eine bestimmte Ausströmrichtung an jeder Düse vorgegeben wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß über den zu klimatisierenden Bereich Oberflächentemperaturen oder Kennwerte für den thermischen Komfort der Insassen bestimmt werden, wobei die Auswahl des optimalen Ausströmungsfalls über die ermittelten Oberflächentemperaturen oder die Kennwerte für den thermischen Komfort des Insassen erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Fahrzeugklimatisierungseinrichtung ist in der US 5,187,943 beschrieben. Die Klimatisierungssteuereinheit steuert die Temperatur und die Geschwindigkeit des Luftstroms in Abhängigkeit der Temperatur der Gesichtshaut. Hierzu wird die Temperatur der Gesichtshaut beispielsweise mittels einem Infrarotsensor detektiert. Bei einer Änderung der Temperatur der Gesichtshaut wird die Temperatur und die Geschwindigkeit des Luftstroms entsprechend einer vorgegebenen Formel verän­ dert. In der US 5,400,964 wird anstatt eines Innenraumtempera­ tursensors der zu klimatisierende Bereich mittels eines Infra­ rotsensors überwacht und damit die Luftausströmung bestimmt.

Bei dieser Art einer Klimatisierungseinrichtung ist von Nach­ teil, daß Klimatisierungseinrichtungen, die nur über den Infra­ rotsensor geregelt werden, ungenauer sind, als Klimatisierungs­ einrichtungen, die konventionell über die Innenraumtempera­ turabweichung geregelt werden. Außerdem weisen neuartige Klima­ tisierungseinrichtungen die Möglichkeit auf, die Ausströmdüsen automatisch zu verstellen, so daß die Luftrichtung und Luftmen­ ge und auch die Ausströmweise an den einzelnen Ausströmdüsen veränderbar ist. So können auch diffuse Luftverteilungen einge­ stellt werden. Die alleinige Bestimmung der Temperatur der Ge­ sichtshaut und die Regelung in Abhängigkeit allein dieser Ge­ sichtshauttemperatur genügt nicht, um den Innenraum optimal zu klimatisieren. Eine unterschiedliche Temperaturverteilung im Fahrzeug durch ungleichmäßige Sonneneinstrahlung wird nicht erfaßt, so daß beispielsweise der Fußbereich nicht optimal klima­ tisiert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klimati­ sierungseinrichtung so zu verbessern, daß der thermische Kom­ fort im gesamten Fahrzeuginnenraum erheblich verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Er­ findungsgegenstandes sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltungen liegt darin, daß der Fahrzeuginnenraum automatisch optimal mit klimatisier­ ter Luft versorgt wird, ohne daß die im Fahrzeug befindenden Personen durch die ausströmende Luft gestört werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Ver­ bindung mit einer Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Auschnitt von innen, einen seitlichen und einen Ausschnitt von oben eines Fahrzeuginnenraumes mit ein­ gezeichneten Luftausströmrichtungen, sowie

Fig. 2 ein Schaubild zur Auswahl des Ausströmungsfalls, sowie

Fig. 3 einen Verfahrensablauf zur Einstellung der Luftausströ­ mung.

In Fig. 1 ist in a) ein Ausschnitt von innen eines Fahrzeugin­ nenraumes, wobei die Pfeile die unterschiedlichen Ausströmrich­ tungen bezeichnen. Zur optimalen Belüftung des Fahrzeuges sind Defrostdüsen 1, Mittelebenendüsen 2 und Fußraumdüsen 3 angeord­ net. Im unteren Bild b) ist ein seitlicher Ausschnitt eines Fahrzeuginnenraumes gezeigt. Die Luftausströmrichtung an einer Ausströmdüse ist senkrecht und waagrecht in alle Richtungen verstellbar. Die Ausströmrichtung ist durch elektrisch ange­ triebene Ausströmklappen veränderbar. Die Veränderung der Luftausströmrichtung in waagrechte Richtung ist im Ausschnitt c) von oben eines Fahrzeuginnenraumes gezeigt. So kann jeder Be­ reich des Fahrzeuginnenraumes angeströmt werden, wobei die ein­ zelnen Ausströmdüsen unabhängig voneinander einstellbar sind, so daß gezielt völlig unterschiedliche Bereiche im Fahrzeugin­ nenraum angeströmt werden können. Eine einseitige Sonnenein­ strahlung bewirkt beispielsweise unterschiedliche Auströmrich­ tungen bei den einzelnen Ausströmdüsen. Ein Ausströmungsfall bestimmt die Luftausströmung in der Umgebung eines Insassen im Fahrzeuginnenraum, wobei eine bestimmte Luftverteilung, eine bestimmte Gebläsestärke und eine bestimmte Ausströmrichtung an jeder Düse vorgegeben wird. So können die einzelnen Ausströmdü­ sen unterschiedliche Luftmassenströme und Ausströmrichtungen aufweisen. Für jeden Insassen im Fahrzeuginnenraum kann ein spezieller Ausströmungsfall ausgewählt werden.

Fig. 2 zeigt einen Verfahrensablauf zur optimalen Klimatisie­ rung des Fahrzeuginnenraumes. Es werden in 10 die Oberflächen­ temperaturen oder die Kennwerte für den thermischen Komfort des Insassen im zu klimatisierenden Bereich ermittelt. Die Oberflä­ chentemperaturen können beispielsweise über Infrarotsensoren 5, die im Fahrzeug angeordnet sind, bestimmt werden. Die Kennwerte für den thermischen Komfort des Insassen kann man beispielswei­ se über Bedienelemente, die von den Insassen bedient werden, ermitteln. Als Kennwert kann beispielsweise der TSV-Index (Thermal Sensation Vote) herangezogen werden, der den lokalen thermischen Komfort mit Werten zwischen -5 (extrem kalt) und +5 (extrem heiß) beschreibt. Eine weitere Möglichkeit besteht in einer Abschätzung durch bereits ermittelte Werte der im Fahr­ zeug befindlichen Sensoren 5, wie dem Innenraumtemperatursen­ sor, Außentemperatursensor, Sonnensensor und andere. In 20 wer­ den zu diesen Oberflächentemperaturen bzw. den Kennwerten für dne thermischen Komfort des Insassen Ausströmungsfälle ausge­ wählt, die für eine Klimatisierung in Betracht kommen. In 30 werden Begrenzungen berechnet oder auch Filter festgelegt, die eine weitere Auswahl der Ausströmungsfälle bewirkt. Die Begren­ zung durch die Sitzbelegung wird mit Hilfe des Sitzbelegungssensors 25 berechnet und dient als Filter für die weitere Aus­ wahl des optimalen Ausströmungsfalls. Weitere Begrenzungen sind beispielsweise die Wärme, Zug, Strömung, Sonne und Sitzbele­ gung. Der optimale Ausströmungsfall hat alle diese Filter pas­ siert und wird in 40 von der Klimatisierungssteuereinheit aus­ gewählt und entsprechend dieser Auswahl wird in 50 die Luftaus­ strömung in den Fahrzeuginnenraum bestimmt, wobei eine bestimm­ te Luftverteilung, eine bestimmte Gebläsestärke und eine be­ stimmte Ausströmrichtung an jeder Düse vorgegeben und einge­ stellt wird.

Fig. 3 zeigt zwei Schaubilder zur Verdeutlichung einer mögli­ chen Auswahl des optimalen Ausströmungsfalls 300. Das untere Bild zeigt eine Auswahl des optimalen Auströmungsfalls durch Messung der Oberflächentemperaturen oder Bestimmung von Kenn­ werten für den thermischen Komfort des Insassen, während im oberen Bild unter anderem die Bestimmung von Kennwerten für den thermischen Komfort des Insassen über eine Schätzung der Ober­ flächentemperaturen durch von bereits im Fahrzeug vorhandener Sensoren ermittelten Werten erfolgt. Hierzu wird die Innenraum­ temperatur, der Außentemperaturwert, der Sonnensensorwert und die Sitzbelegung herangezogen, womit die unterschiedlichen Oberflächentemperaturen über den gesamten Fahrzeuginnenraum ab­ geschätzt werden. In 200 werden die Werte der einzelnen Senso­ ren 100 in eine Klimatisierungssteuereinheit eingelesen. Dort erfolgt eine Berechnung der Begrenzungen, die als Filter für die bereits mittels der gemessenen Oberflächentemperaturen To und/oder der für den thermischen Komfort des Insassen bestimm­ ten Kennwerte TSV bestimmt 10 ausgewählten Ausströmungsfälle dienen. In 300 ist nach der Filterung durch die Begrenzungen der optimale Ausströmungsfall ausgewählt.

In der oberen Darstellung erfolgt nach einer Abschätzung der Oberflächentemperatur in 10 eine Schätzung des thermischen Kom­ forts (TSV) und eine Schätzung des Zugempfindens. Hieraus wird ein Zugfilter bestimmt, der die Ausströmungsfälle aussortiert, die einen zu starken Luftzug in den Fahrzeuginnenraum verursa­ chen. Ungeeignete Ausströmungsfälle können beispielsweise Ausströmungsfälle mit einem starken Gebläse sein, wenn sich das System schon in einem komfortablen stationären Zustand befin­ det. Über den Sonnensensorwert und die Werte der Sitzbelegungs­ sensoren werden weitere Ausströmungsfälle aussortiert, die un­ geeignet für eine optimale Innenraumklimatisierung sind. Nach Aussortierung der ungeeigneten Ausströmungsfälle über diese Be­ grenzungen oder auch sogenannte Filter wird der optimalste Aus­ strömungsfall bestimmt und ausgewählt. Die Klimatisierungsein­ richtung stellt mit der Vorgabe dieses optimalen Ausströmungs­ falles die Gebläsestärke, die Luftverteilung auf die einzelnen Ausströmdüsen und die Ausströmrichtung ein.

In der unteren Darstellung werden einzelne Begrenzungen auf­ grund von Sensorwerten wie Innenraumtemperatur, Gebläsestärke und andere berechnet, die zusammenfassend die Begrenzungen für die durch die Oberflächentemperaturregelabweichung bzw. die Re­ gelabweichung der Kennwerte für den thermischen Komfort des In­ sassen ausgewählten Ausströmungsfälle bilden. Zur Bestimmung der Oberflächentemperaturabweichung werden die Oberflächentem­ peraturen To,mess 10 gemessen und die Sollwerte der Oberflä­ chentemperaturen To,soll ausgewählt. Dies erfolgt beispielswei­ se über einzelne Bedieneingriffe wie der Einstellung einer Kom­ forttemperatur und eines Zugempfindens. Zur Bestimmung der Re­ gelabweichung der Kennwerte für dne thermischen Komfort des In­ sassen werden die Kennwerte für dne thermischen Komfort des In­ sassen TSV bestimmt und die entsprechenden Vorgabewerte TSVVor­ gabe abgezogen. Die durch die Oberflächentemperaturregelabwei­ chung bzw. die Regelabweichung der Kennwerte für den thermi­ schen Komfort des Insassen ausgewählten Ausströmungsfälle wer­ den mittels der berechneten Begrenzungen weiter selektiert und so der optimale Ausströmungsfall für einen Insassen bestimmt. Die Gesamtheit aller Ausströmungsfälle aller Insassen ergibt den Gesamtausströmungsfall, nach welchem die Ausströmung der Klimatisierungseinrichtung eingestellt wird.

Claims (6)

1. Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, wobei ein Ausströmungs­ fall die Luftausströmung in den Fahrzeuginnenraum bestimmt, wo­ bei eine bestimmte Luftverteilung, eine bestimmte Gebläsestär­ ke, ein prozentualer Luftmassenstrom an jeder Düse und eine be­ stimmte Ausströmrichtung an jeder Düse vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß über den zu klimatisierenden Bereich Oberflächentemperatu­ ren oder Kennwerte für den thermischen Komfort der Insassen (10) bestimmt werden,
die Auswahl des optimalen Ausströmungsfalls (300) über die er­ mittelten Oberflächentemperaturen und/oder Kennwerte für den thermischen Komfort des Insassen (10) erfolgt.

2. Fahrzeugklimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Oberflächentemperaturen oder Kennwerte für den thermischen Komfort des Insassen (10) mittels im Fahr­ zeug angeordneter Infrarotsensoren erfolgt.

3. Fahrzeugklimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Oberflächentemperaturen und/oder Kenn­ werte für den thermischen Komfort des Insassen (10) über die Innenraumtemperaturregelabweichung, die Außentemperatur, die Gebläsestärke und die Sonnensensorwerte erfolgt.

4. Fahrzeugklimatisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungen (200) oder auch Filter für die Luftausströmung bestimmt werden und unter Beachtung dieser Filter (200) die Auswahl des optimalen Ausströmungsfall (300) erfolgt.

5. Fahrzeugklimatisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungen (200) über die Ausgangssignale von Senso­ ren ermittelt werden.

6. Fahrzeugklimatisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Oberflächentemperaturen (10) ein Wert, der einen thermischen Komfort und ein Wert der ein Zugempfinden be­ schreibt, ermittelt werden und in Abhängigkeit von Begrenzungen (200) der optimale Ausströmungsfall (300) ausgewählt wird.