CN111766645A - 太阳传感器 - Google Patents

Abstract

用于确定太阳高度信息的传感器(2)，传感器包括至少一个二极管(24)用于测量阳光强度的，其中，还包括一计算模块(20)，计算模块具有用于基于时间和位置的数据的输入端的端口(72、74)，用于从基于位置的数据、基于时间的数据和测量的阳光强度中确定当前的太阳位置并且用于在输出端口(80)处提供太阳位置输出信号。

Description

太阳传感器

技术领域

本发明涉及一种用于确定太阳高度信息的传感器，所述传感器包括至少一个二极管用于测量阳光强度。本发明还涉及用于控制和/或调节机动车的空调单元的方法，其中，所述方法借助所述传感器测量阳光强度。

背景技术

为了在空调单元或多区空调单元中进行温度调节优化需要考虑当时的阳光辐射，可至少部分地借助传感器来进行。已知现有的3D传感器通过使用多个光电二极管确定太阳的位置和阳光辐射的强度。但是由于车辆车身的限制，特别是面向后方的光电二极管只能在有限的范围内检测阳光强度。此外各个光电二极管朝向不同方向要求半球形的传感器罩设计。例如，每个光电二极管生成张力值(tension value)的模拟信号。各张力值被传输给汽车的控制器，所述控制器在此基础上计算出太阳的高度。所述传感器也可借助微型控制器来计算太阳高度。

这种传感器的缺点是，由于使用朝向不同方向的多个光电二极管而需要较大的结构空间。通常无法提供这样的结构空间或者由于设计原因不期望从外部看到传感器的任何部件。

还已知一传感器，其仅提供一个单一的模拟阳光强度的信号并将其传输给机动车的控制器。为了确定太阳的位置，控制器还使用由导航设备提供的GPS信号。

US 5,553,661描述一种方法，所述方法中的空调单元使用太阳位置的校正信号以便控制利用太阳传感器的空调单元。

这些配置的缺点在于，为了计算适用于所述空调单元的信号必须升级所述控制器，或所述控制器必须从一开始就花费巨大的成本和精力来实现。

发明内容

为此本发明的目的是提供一种传感器，通过该传感器克服现有技术的缺点。尤其应避免控制器的复杂加装。此外提出一种用于控制和/或调节机动车的空调单元的改进方法。

根据本发明所述的传感器，所述发明目的通过以下方式实现，包括一计算模块，所述计算模块的输入端具有用于输入基于时间和位置的数据的端口，用于从基于位置的数据、基于时间的数据和测量的阳光强度中确定当前的太阳位置并且用于在作为输出端的端口处提供太阳位置输出信号，尤其用于控制机动车的空调单元。

本发明的有利的实施例是从属权利要求的对象。

本发明基于以下考虑，对于现代化的空调单元，阳光辐射是非常重要的控制变量。车辆中的乘客的热感取决于局部的空气环境温度以及通过窗户直接感觉的热辐射。此外，车辆车身在朝向太阳的一侧变热，这还会使内部空间进一步局部变热。

为了能够在空调单元中考虑这种局部的且关于驾驶室不对称的效果，所述空调单元需要天空中太阳位置以及阳光强度。在本申请中，二者一起也称为太阳位置信号。该信号可在汽车的控制装置中进行计算，所述控制装置包括例如GNNS系统、特别是GPS或伽利略系统。如果在控制装置中尚没有该功能，则需要进行加装，这是耗时和昂贵的。

现在人们已经认识到，通过借助传输给传感器的GNNS数据和日期数据生成信号，该信号可直接地用于空调单元从而避免对控制装置的麻烦且昂贵的改装。因此，将传感器配置成智能传感器，所述智能传感器不仅发送直接测得的值(阳光强度)，而且所述智能传感器将阳光强度测量的信号与输入端的位置和日期数据处理成输出信号。然后该信号可直接用于控制所述空调单元，然后所述空调单元可在车辆内部进行相应的调节。所述输出端口是传感器的一部分。

所述太阳位置信号包括天空中太阳位置以及阳光强度。所述太阳位置信号的计算是太阳传感器的智能的一部分，因此所述太阳传感器被配置为智能传感器。

有利地，只设置一个二极管用于测量阳光强度，即，传感器包括一个二极管。为了测量阳光强度，所述二极管优选用于测量IR光。所述二极管优选地被配置为光电二极管。由于所述传感器的智能构造仅需要一个光电二极管，从而可使用扁平的传感器罩。在优选的实施方式中，所述传感器还包括至少一个额外的二极管，其用于测量非IR光的光、特别是用于测量可见光，尤其是日光。在另一优选的实施方式中，传感器还包括其他构件，例如LED或温度测量装置。

优选的，太阳位置输出信号优选包括方位角(AZ)、仰角(EL)和阳光强度。

优选的，基于位置的数据包括经度和纬度。因此借助这两个变量表示车辆的当前位置。基于位置的数据有利地是借助GNNS系统提供的数据，尤其是GPS或伽利略系统。

优选的，基于时间的数据或日期时间包括当前的时间(时间点)、日、月。在特别有利的实施方式中，所述基于时间的数据分别包括时间(时间点)、日、月和年的当前值。

在特别优选的实施方式中，所述传感器具有壳体和设置在所述壳体上的扁平构造的传感器罩。通过扁平构造的传感器罩，传感器也可不明显地安装在车辆车身的外部区域中。

所述传感器和/或传感器的壳体优选配置为安装在机动车内部或机动车上。为此，所述传感器的壳体优选具有固定件。所述固定件包括夹具或能够与车辆上的相应部件卡扣或卡合连接的器件。可设置由塑料或金属制成的固定弹簧，所述固定弹簧确保传感器固定安置。壳体也可包括用于螺钉的开口和/或通道，从而将所述传感器固定拧紧在车辆内部或车辆上。

各输入端和/或输出端的端口有利地构造成数字端口，尤其用于LIN总线(本地互连网络总线)或CAN(控域网)的数字端口。

在优选的实施方式中，所述传感器包括选自以下组中的至少一个附加传感器：环境光传感器、温度传感器、用于检测挡风玻璃温度的传感器。

在另一优选的实施方式中，所述传感器包括选自以下组中的至少一个附加构件：WLAN天线、警报灯元件、电池电量显示器。

本发明也涉及一种具有上述传感器的机动车，所述传感器安装或设置在机动车内部或机动车上。优选的，所述传感器与机动车的空调单元电连接以传输太阳位置输出信号。

关于方法，根据本发明上述目的通过以下方式实现，在所述传感器中借助测量的阳光强度以及借助提供的基于时间和基于位置的数据计算太阳位置输出信号并且将所述太阳位置输出信号提供给所述空调单元、尤其是机动车的空调单元。所述空调单元，尤其是机动车的多区空调单元，借助该信号以及驾驶员和/或乘客给出的指令，提供车辆内部空间的一个或多个区域中的环境空气的温度控制。与传感器相关描述的优选实施方式对应于所述方法的相应优选实施方式。

本发明的优点尤其在于，通过在传感器本身中成功确定位置无需或仅需稍微地调节机动车中的空调控制设备。由此降低车辆制造商的精力和成本。因为本发明所述的传感器仅需要一个二极管，相对于具有二极管阵列的传统传感器，所述传感器可设置为较小的结构且具有扁平的传感器罩，从而需要很少的结构空间并且不会对机动车的设计产生负面影响。

附图说明

根据附图详细描述本发明的实施例。其中以高度示意性的视图示出：

图1为本发明所述传感器的第一实施例的立体图；

图2为根据图1所示的本发明所述传感器的第二立体图；

图3示出了使用本发明所述传感器的原理示意图；以及

图4示出了本发明所述传感器的优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

在所有附图中，相同的部件设有相同的附图标记。

在图1和图2中示出的优选实施方式中，传感器2包括壳体6，所述壳体具有接头15以及用于电缆束的插头壳体。所述接头15包括如图4所示的端口66、72、74、80。所述壳体6还具有用于安装所述壳体6和壳罩14的多个锁定夹10、11、12、13以及用于将所述传感器2安装在一仪表板上的锁定夹17。

所述壳体6和/或壳罩14优选由PC(聚碳酸酯)或IR光可穿过的材料、尤其市售模克隆(macrolon)制成。所述壳罩14与所述壳体6连接，优选通过卡扣连接部与所述壳体6连接。替代地和/或额外地，也可设置螺旋连接部和/或粘结部用于连接。

在所述壳体6中设有计算模块20(参见图4)，所述计算模块在输入端与光电二极管24连接，所述光电二极管24设置在所述壳罩14之下。所述光电二极管24用于测量阳光强度。基于上下文所述的传感器2的构造并结合图4所示，在示出的优选实施方式中仅需要一个光电二极管24。

所述传感器2优选安装在机动车前部的仪表板中。替代地，也可将所述传感器安装在乘客车厢的后部区域中，特别是在后窗台板的区域中。也可安装在机动车外部，例如安装在天线内或天线上。所述壳罩14优选构造成扁平的，从而所述传感器2几乎不会突显。

在图3中示出了传感器2的光电二极管24与机动车62的空调单元30和控制装置34的工作原理。所述机动车62包括配置为鲨鱼鳍形状的天线装置90。所述天线装置90包括罩92，所述罩92由IR光可穿过的材料制成，尤其由对于IR光是半透明的模克隆材料制成。所述天线装置90包括天线42以及包含印制电路板的按钮底座44，所述天线配置为例如LTE或GPS天线。所述光电二极管24优选与印制电路板连接并且所述计算模块和端口优选集成到所述电路板中。以这种方式设置能将所述传感器2安装成用户不可见并且无需额外的壳体。此外，所述传感器2没有通过构件被阻挡，从而可没有损失地测量阳光辐射或阳光辐射的强度。

所述传感器2在所述天线装置90中的定位如图3中箭头110所示。所述箭头114象征性地表示传感器2安装在机动车62的车厢内的仪表板上。

所述传感器2测量太阳50的阳光强度。所述控制装置34包括具有GPS传感器和日期模块的导航系统38，所述日期模块提供当前的时间、日期和月份，即相应地提供当前的时间、当前日和当前月份，优选也提供当前年份。所述控制装置34经由数据连接部56将日期数据的时间、日、月和借助GPS传感器得到的所述机动车当前位置传输给所述传感器2，当前位置优选以经度和纬度(Longitude,Latitude)的组合进行传输。所述传感器2处理基于时间和基于位置的数据，并且由其确定天空中的太阳的当前位置。所述传感器生成太阳位置信号，所述太阳位置信号包括测量的阳光强度和太阳位置，其中，太阳在天空中的位置优选的表示为方位角和伸长角。所述传感器2经由数据连接部58将信号传输给所述机动车62的空调单元30。所述空调单元/自动装置可借助所述太阳位置信号设定机动车内部的环境温度。

图4示出了配置为智能传感器的传感器2的示意图，所述传感器具有光电二极管24和计算模块20，所述光电二极管24在信号输入端通过端口66与计算模块连接。还设有另一端口72，经由另一端口将日期数据或基于位置的数据、尤其当前时间、日和月以及优选地还包括年份(当前的日期)的日期数据传输给计算模块20。另外，还设有一第三端口74，经由第三端口将基于位置的数据或位置坐标传输给计算模块20，其中所述数据优选为GNSS数据。

优选的，通过机动车的控制装置34将基于时间以及基于位置的数据提供给传感器2。端口66、72可被配置为一共用端口，经由共用端口传输两种数据。

所述计算模块20借助日期和位置坐标计算在天空中太阳的当前位置作为方位角和仰角。这些角作为太阳位置信号与测量的阳光强度一起经由端口或输出端口80传输给机动车的空调单元(参见图3中的数据连接部58)。端口72、74、80优选配置为LIN端口，即与LIN总线的端口。

因为传感器2被配置为不仅测量而且还处理输入信号的智能传感器，在机动车62配备该功能时无需或仅需最小地调节控制装置34。如果不可用，所述控制装置34仅需配置将日期数据和位置坐标传输至所述传感器，无需配置用于计算太阳位置的新功能。

所述传感器2将集成的信号发送至所述空调单元30，所述集成的信号用于参考太阳位置和阳光强度，从而最佳地设定空调单元30。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.用于确定太阳高度信息的传感器(2)，所述传感器包括至少一个二极管(24)用于测量阳光强度，其特征在于，所述传感器还包括一计算模块(20)，所述计算模块的输入端具有用于输入基于时间和位置的数据的端口(72，74)，用于从基于位置的数据、基于时间的数据和测量的阳光强度中确定当前的太阳位置并且用于在输出端口(80)处提供太阳位置输出信号。

2.根据权利要求1所述的传感器(2)，其特征在于，所述传感器配置一个二极管(24)用于测量阳光强度。

3.根据权利要求1或2所述的传感器(2)，其特征在于，所述太阳位置输出信号包括方位角、仰角和阳光强度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器(2)，其特征在于，所述基于位置的数据包括经度和纬度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(2)，其特征在于，所述基于时间的数据包括当前的时间、日期、月份。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器(2)，其特征在于，所述传感器具有壳体(6)和设置在所述壳体上的扁平构造的传感器罩(14)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器(2)，其特征在于，各输入端和/或输出端的端口配置为数字端口，尤其是LIN总线或CAN数字端口。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器(2)，其特征在于，所述传感器还包括选自以下组中的至少一个附加传感器：环境光传感器、温度传感器、用于检测挡风玻璃温度的传感器。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器(2)，其特征在于，所述传感器包括选自以下组中的至少一个附加构件：WLAN天线、警报灯元件、电池电量显示器。

10.用于控制和/或调节机动车(62)的空调单元(30)的方法，所述方法借助传感器(2)测量阳光强度，其特征在于，在所述传感器(2)中借助测量的阳光强度以及借助提供的基于时间和基于位置的数据计算太阳位置输出信号并且将所述太阳位置输出信号提供给所述空调单元(30)。

Images