DE10016419C2 - Vorrichtung zur indirekten Erfassung der in den Innenraum eines Fahrzeuges einfallenden Sonnenstrahlung - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zur indirekten Erfassung der in den Innenraum eines Fahrzeuges einfallenden Sonnenstrahlung ist mit mindestens einem Fotosensor (72, 72a-72c) mit einer strahlungssensitiven Sensorfläche (76, 76a-76c) zur Erfassung der von mindestens einem Bereich des Innenraums (20), dessen Einbauten und/oder dessen Insassen ausgehenden Wärmestrahlung versehen. Ferner weist die Vorrichtung ein Gehäuse (64) zur Unterbringung des mindestens einen Fotosensors (72, 72a-72c) auf. Das Gehäuse (64) weist mindestens eine an den Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) angrenzende der Wärmestrahlung oder der Wärmestrahlung und der Sonnenstrahlung ausgesetzte Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) auf. Die Sensorfläche (76, 76a-76c) des mindestens einen Fotosensors (72, 72a-72c) ist relativ zur Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) derart angeordnet, dass auf die Sensorfläche (76, 76a-76c) die Wärmestrahlung und im wesentlichen keine direkte Sonnestrahlung oder direkte Sonnenstrahlung lediglich aus einer Richtung innerhalb eines Einfallwinkelbereichs auftritt, in dem ihre Einfluss auf das Temperatur- und Behaglichkeitsempfinden von sich im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) befindenden Insassen vernachlässigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur indirekten Erfassung der in den Innenraum eines Fahrzeuges einfallenden Sonnenstrahlung. Außerdem betrifft die Erfindung eine Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeuges mit einer derartigen Vorrichtung zur indirekten Sonnenstrahlungserfassung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Klimaanlage. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Bedien- und/oder Anzeigeeinheit für eine Fahrzeugklimaanlage.

Die direkte Sonneneinstrahlung auf den menschlichen Körper ("Personen­ besonnung") hat einen unmittelbaren Einfluss auf das Behaglichkeitsempfin­ den. Die Kenntnis der Intensität der Sonneneinstrahlung sowie die Richtung, aus der die Sonneneinstrahlung in den Fahrzeuginnenraum einfällt, sind damit für eine behagliche Innenraumklimatisierung im Kraftfahrzeug notwendig. Bei den bekannten Fahrzeugklimaanlagen werden daher Sonnensensoren einge­ setzt, die an einer exponierten, d. h. von der Sonne bestrahlten Position, inner­ halb des Fahrzeuginnenraums angeordnet sind. Zumeist werden die Sonnen­ sensoren im windschutzscheibennahen Bereich, also auf der Oberseite der Instrumententafel (sogenanntes Armaturenbrett) angeordnet. Derartige Son­ nensensoren sind z. B. aus DE 198 13 093 C1, DE 197 53 884 A1, DE 197 04 415 A1, US 5 726 441 A und US 5 072 105 A bekannt. Da sich die Steue­ rungselektronik für die Fahrzeugklimaanlage in einem vom Ort des Sonnen­ sensors entfernt liegenden Klimasteuergerät befindet, ist eine Verkabelung des Sonnensensors mit dem Steuergerät erforderlich. Außerdem bedarf es einer speziellen Aufnahme für den Sonnensensor in der Instrumententafel. Beides ist mit zusätzlichen Montage- bzw. Herstellungskosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Integration der Sonnenintensi­ tätsmessung in die Klimaanlage eines Fahrzeuges kostengünstig zu gestalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur indi­ rekten Erfassung der in den Innenraum eines Fahrzeuges einfallenden Son­ nenstrahlung vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung versehen ist mit

• - mindestens einem Fotosensor mit einer strahlungssensitiven Sensorfläche zur Erfassung der von mindestens einem Bereich des Innenraums, des­ sen Einbauten und/oder dessen Insassen ausgehenden Wärmestrahlung und
• - einem Gehäuse zur Unterbringung des mindestens einen Fotosensors, wobei
• - das Gehäuse mindestens eine an den Innenraum des Fahrzeuges angren­ zende der Wärmestrahlung oder der Wärmestrahlung und der Sonnen­ strahlung ausgesetzte Strahlungseinfallfläche aufweist und
• - die Sensorfläche des mindestens einen Fotosensors relativ zur Strah­ lungseinfallfläche des Gehäuses derart angeordnet ist, dass auf die Sen­ sorfläche die Wärmestrahlung und im wesentlichen keine direkte Sonnen­ strahlung oder direkte Sonnenstrahlung lediglich aus einer Richtung in­ nerhalb eines Einfallwinkelbereichs auftrifft, in dem ihr Einfluss auf das Temperatur- und Behaglichkeitsempfinden von sich im Innenraum des Fahrzeuges befindenden Insassen vernachlässigbar ist.

Bei der Erfindung wird von dem bisherigen Konzept der direkten Sonnenstrah­ lungsermittlung im Fahrzeuginnenraum abgewichen, indem ein Fotosensor eingesetzt wird, dessen strahlungssensitive Sensorfläche derart hinter einer Strahlungseinfallfläche eines an den Innenraum angrenzenden Gehäuses untergebracht ist, dass die Sensorfläche lediglich die von den Innenflächen des Innenraums, dessen Einbauten und/oder dessen Insassen ausgehende Wär­ mestrahlung und im wesentlichen keine direkte. Sonnenstrahlung erfasst. So­ fern über die Strahlungseinfallfläche des Gehäuses Sonnenstrahlung direkt auf die Sensorfläche des Fotosensors auftrifft, fällt die Sonnenstrahlung unter ei­ nem Einfallswinkelbereich in den Innenraum des Fahrzeuges ein, innerhalb dessen ihr Einfluss auf das Temperatur- und Behaglichkeitsempfinden der sich im Innenraum befindenden Insassen vernachlässigbar ist.

Aus Kostengründen ist es am vorteilhaftesten, den Sonnensensor direkt im Klimasteuergerät anzuordnen. Allerdings befindet sich dieses Klimasteuergerät im unteren Teil des Armaturenbretts im Bereich zwischen den beiden Vorder­ sitzen, also an einem Ort innerhalb des Fahrzeuginnenraums, der dem direkten Sonnenlicht nur bedingt ausgesetzt ist. Daher ist es nicht möglich, die Sonnen­ strahlungsintensität direkt zu messen. Dieser Widerspruch wird erfindungsge­ mäß dadurch gelöst, dass nicht die direkte Sonnenstrahlung sondern die im Fahrzeuginnenraum reflektierte bzw. transmittierte Sonnenstrahlung gemes­ sen wird. Da der Fotosensor aber auch Sonnenstrahlung messen würde, wenn sie auf seine Sensorfläche auftrifft, wird nach der Erfindung dafür gesorgt, dass diese Sensorfläche in einem Abschattungsbereich liegt, in den im wesent­ lichen keine Sonnenstrahlung gelangt bzw. Sonnenstrahlung nur bei einer sol­ chen Relativanordnung von Fahrzeug zum Sonnenstand einfällt, bei der sich die einfallenden Sonnenstrahlen kaum spürbar auf das Temperatur- und Be­ haglichkeitsempfinden der Insassen auswirken.

Die Anordnung des Fotosensors der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht auf das Klimasteuergerät oder andere Bedieneinheiten eines Fahrzeuges be­ schränkt. Vielmehr gilt ganz allgemein für die Anordnung des Sonnensensors der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass dieser so positioniert sein muss, dass er einerseits in einem Bereich des Innenraums reflektierte und gegebe­ nenfalls auch generierte Wärmestrahlung empfängt, vor dem Einfall direkter Sonnenstrahlung jedoch geschützt ist.

Zweckmäßigerweise gelingt dies bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung dadurch, dass die Sensorfläche des Fotosensors an einer Stirnseite eines Strahlungseinlasskanals des Gehäuses angeordnet ist, dessen gegen­ überliegende Stirnseite die Strahlungseinfallfläche aufweist und angrenzend an den Innenraum angeordnet ist. Gegenüber der zum Innenraum weisenden vorderen Stirnseite des Strahlungseinlasskanals ist der Fotosensor also nach hinten versetzt angeordnet. Damit trifft direkte Sonneneinstrahlung wenn überhaupt lediglich noch in einem relativ engen Einfallswinkelbereich auf die Sensorfläche des Fotosensors auf. Durch entsprechende Ausrichtung des Strahlungseinlasskanals, d. h. durch einen entsprechenden Winkel, unter dem die Längsachse des Strahlungseinlasskanals zur die Einfallsfläche aufweisenden und an den Innenraum des Fahrzeuges angrenzenden Gehäusevorderseite verläuft, kann dem Fotosensor eine bevorzugte Richtungscharakteristik ver­ liehen werden, so dass beispielsweise das Maximum seiner Empfindlichkeit auf einen der beiden vorderen Fahrzeugsitze gerichtet ist. Die in diesem Bereich beispielsweise von dem Fahrer bzw. Beifahrer reflektierte/generierte Intensität der Wärmestrahlung ist dann ein Maß für die in den Fahrzeuginnenraum ge­ langende Intensität der Sonnenstrahlung.

Durch insbesondere eine entsprechende Oberflächengestaltung der Innenseite des Strahlungseinlasskanals und/oder durch entsprechende konstruktive Aus­ gestaltung des Strahlungseinlasskanals kann erreicht werden, dass der Ein­ fallswinkelbereich, innerhalb dessen in die Einfallfläche einfallende Sonnen­ strahlung auf die Sensorfläche des Fotosensors auftrifft, weiter minimiert wird. Hier sei beispielsweise als eine Möglichkeit die Ausbildung der Innenseite der Kanalwandung als für die Sonnenstrahlung reflexionsarm genannt.

In vorteilhafter Weise ist der Strahlungseinlasskanal derart angeordnet, dass eine Längsachse zu den Normalen von Einfallfläche und Sensorfläche innerhalb mindestens einer und vorzugsweise innerhalb zweier senkrecht zueinander verlaufender Ebenen spitzwinklig verläuft. Die Längsachse des Strahlungsein­ lasskanals ist also vorzugsweise sowohl bezüglich einer horizontaler als auch bezüglich einer vertikalen Ebene geneigt.

Aus optischen Gründen ist es zweckmäßig, die Einfallfläche nicht als sichtbare Öffnung erscheinen zu lassen. Sie sollte also von einem sichtbares Licht reflektierenden Material überdeckt sein. Hier bietet sich der Werkstoff Lexan an, der schwarz eingefärbt ist und damit gegenüber der zumeist in schwarz gehaltenen Frontblende einer Bedieneinheit bzw. der zumeist schwarzen Instrumententafel optisch kaum auffällt. Selbstverständlich sind auch andersfarbige Kunststoffwerkstoffe zur Abdeckung der Einfallfläche geeignet, sofern sie sichtbares Licht reflektieren und die Wärmestrahlung transmittieren.

Die Erfindung wurde bisher anhand des Falls beschrieben, dass sich in dem Gehäuse lediglich ein Fotosensor befindet und das Gehäuse selbst lediglich eine Strahlungseinfallfläche aufweist. Um den für den Empfang von Wärme­ strahlung sensitiven Winkelbereich des Fotosensors zu erhöhen, ist es zweck­ mäßig, ausgehend von der Sensorfläche eines Fotosensors mehrere Strah­ lungseinfallkanalzweige vorzusehen, die jeder für sich in einer separaten Strahlungseinfallfläche des Gehäuses enden. Auf diese Weise könnte man bei­ spielsweise die aus den Bereichen der beiden Vordersitze ausgehende Strah­ lung erfassen. Zwischen den beiden in diesem Fall divergierend angeordneten Zweigen des Strahlungseinlasskanals könnte noch ein insbesondere zentrisch angeordneter weiterer Zweig angeordnet sein, der den Bereich zwischen den beiden Vordersitzen des Fahrzeuges erfasst. Um reflektierte Sonnenstrahlung aus mehreren Bereichen des Fahrzeuginnenraums zu empfangen, ist es schließlich auch möglich, mehrere Fotosensoren mit diesen zugeordneten ge­ trennten und vorzugsweise auch unterschiedlich ausgerichteten Strahlungs­ einlasskanälen vorzusehen, die jeweils in voneinander getrennten Strahlungs­ einfallflächen enden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Rechts/Linksklimasystemen, bei denen es zweckmäßig ist, wenn die von dem Beifahrer bzw. Fahrer ausgehende Wärmestrahlung unabhängig voneinander getrennt erfasst werden können, um dann fahrer- bzw. beifahrerseitig die Temperatur regeln zu können.

Das Ausgangssignal jedes Fotosensors ist zweckmäßigerweise mit einer Aus­ werteschaltung zur Auswertung und Weiterverarbeitung des Messsignals des Fotosensors verbunden. Bei dieser Auswerteschaltung kann es sich beispiels­ weise um die zentrale Steuer- und Regeleinheit der Klimaautomatik eines Fahrzeuges handeln. Wie bereits oben erwähnt, kann nicht ganz ausgeschlos­ sen werden, dass in einem wenn auch recht eng begrenzten, Winkelbereich Sonnenstrahlung direkt oder nach Reflexion an dem Fotosensor vorlagerten Bauteilen auf die Sensorfläche auftrifft. Dieser Zustand kann auf einfache Weise elektrisch detektiert werden, indem das Ausgangssignal des Fotosensors größer als ein vorgegebener Schwellwert ist, bei dessen Größe noch von der Erfassung reflektierter Wärmestrahlung ausgegangen werden kann. Ein Mess­ signal des Fotosensors, das größer ist als der Schwellwert, würde also von der Auswerteschaltung unterdrückt bzw. nicht weiterverarbeitet. Ebenso wird die Zuverlässigkeit der Bewertung des Ausgangssignals des Fotosensors dadurch erhöht, dass der Fotosensor zu einem Referenzzeitpunkt die auf ihn auftref­ fende Wärmestrahlung misst und dann nachfolgende Messwerte unter Berück­ sichtigung des Referenzsignals bzw. Referenzwerts weiterverarbeitet. So könnte man beispielsweise zum Zeitpunkt des Öffnens der Türschlösser bzw. des Öffnens einer Tür des Fahrzeuges die Referenzmessung durchführen, um das zu diesem Zeitpunkt in demjenigen Bereich des Innenraums, auf den der Fotosensor gerichtet ist, herrschende Wärmestrahlungsniveau zu ermitteln. Wenn sich dann der Fahrer bzw. Beifahrer im Innenraum befinden, wird das Wärmestrahlungsniveau von demjenigen zum Referenzzeitpunkt differieren, so dass man nunmehr eine zuverlässigere Aussage über die Sonneneinstrah­ lungsverhältnisse hat. Mit anderen Worten wird also der Fotosensor zwecks­ mäßigerweise kalibriert.

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 schematisch den vorderen Teil eines Fahrzeuges mit einer darin an­ geordneten Klimaanlage,

Fig. 2 eine Ansicht auf die Frontblende des Klimasteuergeräts mit in diesem integrierter Sensorik zur indirekten Erfassung der Sonnenstrahlungs­ intensität,

Fig. 3 zur Verdeutlichung der Horizontalverschiebung des Fotosensors rela­ tiv zur Strahlungseinfallfläche einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 durch denjenigen Bereich des Klimasteuergeräts, in dem sich die Sensorik befindet,

Fig. 4 zur Verdeutlichung der Vertikalverschiebung des Fotosensors relativ zur Strahlungseinfallfläche einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine Vorderansicht auf ein Klimasteuergerät gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem einzigen Fotosensor, jedoch mehreren voneinander getrennten Strahlungseinfallflächen,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII der Fig. 5,

Fig. 8 die Vorderansicht eines Klimasteuergeräts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit drei separaten Fotosensoren und

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 8.

Gemäß Fig. 1 weist eine Klimaanlage 10 für ein Kraftfahrzeug 12 ein Gebläse 14 auf, das in Abhängigkeit von der Stellung einer Frischluft-/Umluftklappe 16 Frischluft aus einem Frischluft-Ansaugkanal 18 oder Umluft aus einem im Innenraum 20 mit unter anderem Fahrer- und Beifahrersitz 21 endenden Um­ luftkanal 22 ansaugt. In Strömungsrichtung betrachtet hinter dem Gebläse 14 befindet sich eine (in diesem Beispiel luftseitig gesteuerte) Lufttemperierein­ richtung 23 mit einem Verdampfer 24 zum Abkühlen der Ansaugluft. Die ab­ gekühlte (und entfeuchtete) Luft durchströmt in Abhängigkeit von der Stellung einer Mischerklappe 26 einen von zwei zueinander parallel geschalteten Ka­ nälen 28, 30. Einer dieser beiden Kanäle (im Ausführungsbeispiel der Kanal 30) weist einen Wärmetauscher 32 zum Erwärmen der zuvor abgekühlten Luft auf.

Hinter dem Wärmetauscher 32 sind die beiden Kanäle 28, 30 wieder zu­ sammengeführt. In Stromrichtung hinter der Mischerklappe 26 schließt sich eine Luftverteilvorrichtung 34 an, die zwei Klappen 36, 38 aufweist, um die Luft wahlweise über die Mannanströmöffnungen 40, die Defrosteröffnungen 42 und/oder die Fußraumausströmöffnungen 44 in den Innenraum 20 einzulas­ sen.

Die Steuerung der gesamten Klimaanlage 10 erfolgt dergestalt, dass eine vor­ gebbare Solltemperatur für den Innenraum 20 erreicht und gehalten wird. Zu diesem Zweck weist die Klimaanlage 10 einen Innenraum-Temperaturfühler 46 auf, der den Istwert der Innenraumtemperatur misst und z. B. im Steuergerät 48 untergebracht ist. Das Steuergerät 48 verfügt über eine Einstellvorrichtung 50 zur manuellen Vorgabe des Sollwerts für die Innenraumtemperatur. Das Steuergerät ist ferner mit einer Vorrichtung 52 zur indirekten Erfassung der in den Innenraum einfallenden Sonnenstrahlung mittels eines oder mehreren Fotosensoren 54 versehen.

Darüber hinaus weist die Klimaanlage 10 eine weitere Vielzahl von hier nicht näher beschriebenen und in Fig. 1 teilweise nicht dargestellten Sensoren für beispielsweise die Außentemperatur 56, die Kühlwassertemperatur 58, Schad­ stoffkonzentration in der Frischluft, die Ausblastemperatur, etc. auf. Sämtliche dieser Sensoren sind mit einer zentralen Steuereinheit 60 verbunden, die den Innenraumtemperaturregler und ihrerseits mit (nicht dargestellten) Stellglie­ dern für den Verdampfer 24, den Wärmetauscher 32, das Gebläse 14 sowie die Klappen 16, 26, 36, 38 verbunden ist.

Eine Draufsicht auf die Frontabdeckung 62 des Klimasteuergeräts 48 mit der Vorrichtung 52 zur indirekten Erfassung der Sonnenstrahlung ist in Fig. 2 ge­ zeigt, während die Fig. 3 und 4 Schnittansichten zur Verdeutlichung der Kon­ struktion der Vorrichtung 52 zeigen. Die Frontabdeckung 62 ist Teil eines Ge­ häuses 64, in dem die gesamte Steuerungs- und Regelungselektronik unterge­ bracht ist. Die Frontabdeckung 62 weist eine Vielzahl von Bedientasten 66 auf, zu denen auch zwei Bedientasten 68 der Temperatureinstellvorrichtung 50 ge­ hören. Ferner ist an der Frontabdeckung 62 noch ein Display 69 angeordnet. Hinter einer Gitterstruktur 70 der Frontabdeckung 62 befindet sich der Innen­ raumtemperaturfühler 46, an dem vorbei mittels eines (nicht dargestellten) Belüftungsmotors aus dem Innenraum 20 angesaugte Luft vorbeiströmt.

Wie man anhand der Fig. 3 und 4 erkennen kann, befindet sich im Innern des Gehäuses 64 bezogen auf die Frontabdeckung 62 nach hinten versetzt ein Fotosensors 72, der auf einer Leiterplatine 74 angeordnet ist. Der Fotosensor 72 weist eine strahlungssensitive Sensorfläche 76 auf, die der Rückseite der Frontabdeckung 62 zugewandt ist. Der Fotosensor 72 ist sowohl horizontal als auch vertikal versetzt zu einer Strahlungseinfallfläche 78 angeordnet, die in der Frontabdeckung 62 ausgebildet ist und aus einem sichtbares Licht reflek­ tierenden Material 80 besteht, das für Wärmestrahlung durchlässig ist. Zwi­ schen der Strahlungseinfallfläche 78 und der Sensorfläche 76 befindet sich ein Strahlungseinlasskanal 82 mit einer umlaufenden geschlossenen Wandung 84 und einer Längsachse 86. Die Innenseite 88 der Kanalwandung 84 ist re­ flexionsarm.

Die Ausrichtung des Strahlungseinlasskanals 82 ist dergestalt, dass seine Längsachse 86 in Richtung auf den Fahrersitzbereich weist. Damit empfängt der Fotosensor 72 die aus diesem Bereich kommende Wärmestrahlung, bei der es sich um reflektierte oder transmittierte Sonnenstrahlung handelt. Sonnen­ strahlung gelangt nur insoweit direkt auf den Fotosensor 72, wie sie parallel zur Längsachse 86 des Strahlungseinlasskanals 82 einfällt. Durch die re­ flexionsarme Ausgestaltung der Innenseite 88 der Kanalwandung 84 wird be­ reits Sonnenstrahlung, die auf die Innenseite 88 auftrifft, daran gehindert, in nennenswertem Umfang in Richtung auf den Fotosensor 72 reflektiert zu wer­ den.

Wesentlich bei der Vorrichtung 52 ist, dass der Fotosensor 72 kaum von di­ rektem Sonnenlicht getroffen wird (Abschattungseffekt). Damit misst die Vorrichtung 52 im wesentlichen ausschließlich diejenige Wärmestrahlung, die aus der Richtung des Bereichs, auf den die Vorrichtung 52 ausgerichtet ist, einfällt. Sollte dennoch Sonnenstrahlung direkt auf die Sensorfläche 76 des Fotosen­ sors 72 auftreffen, so wird dies anhand des sich in diesem Fall einstellenden Ausgangssignals des Fotosensors 72 erkannt, das gegebenenfalls wesentlich größer ist als der Schwellwert des für die indirekte Sonneneinstrahlungsmessung zu erwarten­ den Signalbereichs. Die Bearbeitung und Auswertung des Ausgangssig­ nals des Fotosensors 72 erfolgt in einer Auswerte- und Weiterverarbeitungs­ schaltung, die Teil der zentralen Steuereinheit 60 ist. In dieser Steuereinheit 60 erfolgt auch die Kalibrierung des Fotosensors 72, der zu bestimmten Refe­ renzzeitpunkten die auf ihn einfallende Wärmestrahlung misst, ohne dass sich Insassen im Fahrzeug befinden (Hintergrundrauschen). Dieser Referenzzeit­ punkt ist beispielsweise der Zeitpunkt, zu dem sich der Fahrer bzw. Beifahrer Zugang zum Fahrzeug verschafft. In der Folgezeit gibt die Auswerte- und Weiterverarbeitungsschaltung also dann unter Berücksichtigung des Referenz­ werts ein Signal ab, das die Wärmestrahlung aufgrund reflektierter und trans­ mittierter Sonnenstrahlung repräsentiert.

Fig. 5 zeigt die Ansicht auf die Frontabdeckung eines Steuergeräts 48' mit einer alternativ ausgebildeten Vorrichtung 52' zur indirekten Erfassung der Sonnenstrahlung. Soweit die Teile dieses Steuergeräts 48' denjenigen des Steuergerät gemäß den Fig. 2 bis 4 entsprechen bzw. gleichen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Unterschied der Vorrichtung 52' zur Vorrichtung 52 besteht in der Vergrö­ ßerung des Wärmestrahlungs-Erfassungsbereichs. Bei der Vorrichtung 52' existieren nämlich drei nebeneinanderliegende Strahlungseinfallflächen 78 in der Frontabdeckung 62, hinter der sich auf der Leiterplatine 74 ein einziger Fotosensor 72 mit Sensorfläche 76 befindet. Zwischen diesem Fotosensor 72 und den Strahlungseinfallflächen 78 befindet sich ein Strahlungseinlasskanal 82 mit drei Abzweigkanälen 83, deren Wandungen 84 wiederum reflexionsarm an ihren Innenseiten 88 ausgebildet sind. Die drei Abzweigkanäle 83 sind insbesondere symmetrisch zueinander angeordnet, wobei die beiden außenlie­ genden Abzweigkanäle 83 auf die Fahrer- bzw. Beifahrerseite des Fahrzeug­ innenraumes 20 weisen und der dritte Abzweigkanal 83, der zwischen den bei­ den anderen Abzweigkanälen 83 angeordnet ist, zur Mitte zwischen den beiden Fahrer- und Beifahrerbereichen zeigt. Anhand von Fig. 7 wird deutlich, dass der Strahlungseinlasskanal 82 in vertikaler Richtung nach unten verschoben ist. Diese Anordnung des Strahlungseinlasskanals 82 macht es möglich, die reflektierte Strahlung sowohl des Fahrer als auch des vorderen Beifahrers zu erfassen.

Fig. 8 schließlich zeigt die Vorderansicht eines Steuergeräts 48" mit einer Vor­ richtung 52" zur indirekten Erfassung der Sonneneinstrahlung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch hier gilt, dass diejenigen Teile des Steuergeräts 48" und der Vorrichtung 52", die dem Steuergerät 48 und der Vorrichtung 52 gemäß den Fig. 1 bis 4 gleichen bzw. funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Der Unterschied der Vorrichtung 52" zur Vorrichtung 52' sowie 52 besteht in der getrennten Erfassung von Wärmestrahlung im beifahrerseitigen und fah­ rerseitigen Bereich des Innenraums 20. Zu diesem Zweck weist die Vorrich­ tung 52" einen beifahrerseitig angeordneten Fotosensor 72a und einen fahrer­ seitig angeordneten Fotosensor 72b auf, denen getrennte Strahlungseinfallflä­ chen 78a und 78b zugeordnet sind. Ferner existiert ein dritter Fotosensor 72c, der mittig zwischen den beiden anderen Fotosensoren angeordnet ist und dem eine eigene mittig zwischen den beiden Strahlungseinfallflächen 78a und 78b angeordnete Strahlungseinfallfläche 78c zugeordnet ist. Zwischen den betref­ fenden Strahlungseinfallflächen und den diesen zugeordneten Fotosensoren erstrecken sich Strahlungseinlasskanäle 82a, 82b und 82c, die wiederum verti­ kal geneigt sind. Zusätzlich sind die beiden außenliegenden Strahlungseinlass­ kanäle 82a und 82b auch noch in horizontaler Ebene versetzt zu den Strah­ lungseinfallflächen 78a und 78b angeordnet (s. auch Fig. 9).

Durch die Anordnung der Vorrichtung 52" der Fig. 8 und 9 ist es möglich, die Wärmestrahlung fahrer- und beifahrerseitig getrennt zu erfassen. Dies ist ins­ besondere für Rechts/Links-Klimasysteme von Vorteil, da nunmehr durch die selektive Erfassung der Wärmestrahlung auch selektiv reagiert werden kann, was den Komfort derartiger Rechts/Links-Klimasysteme erhöht.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Klimaanlage

12

Kraftfahrzeug

14

Gebläse

16

Umluftklappe

18

Frischluft-Ansaugkanal

20

Fahrzeuginnenraum

21

Sitze

22

Umluftkanal

23

Lufttemperiereinrichtung

24

Verdampfer

26

Mischerklappe

28

Kanäle

30

Kanäle

32

Wärmetauscher

34

Luftverteilvorrichtung

36

Klappen

38

Klappen

40

Mannanströmöffnungen

42

Defrosteröffnungen

44

Fußraumausströmöffnungen

46

Innenraumtemperaturfühler

48

Klimasteuergerät

48

' Klimasteuergerät

48

" Klimasteuergerät

50

Temperatureinstellvorrichtung

52

Vorrichtung zur indirekten Sonnenstrahlungserfassung

52

' Vorrichtung zur indirekten Sonnenstrahlungserfassung

52

" Vorrichtung zur indirekten Sonnenstrahlungserfassung

54

Fotosensor

56

Außentemperatursensor

58

Kühlwassertemperatursensor

60

Steuereinheit mit Temperaturregler

62

Frontabdeckung

64

Gehäuse

66

Bedientasten

68

Bedientasten

69

Display

70

Gitterstruktur

72

Fotosensor

72

a Fotosensor

72

b Fotosensor

72

c Fotosensor

74

Leiterplatine

76

Sensorfläche

78

Strahlungseinfallfläche

78

a Strahlungseinfallfläche

78

b Strahlungseinfallfläche

78

c Strahlungseinfallfläche

80

Material

82

Strahlungseinlasskanal

82

a Strahlungseinlasskanal

82

b Strahlungseinlasskanal

82

c Strahlungseinlasskanal

83

Abzweigkanal

84

Kanalwandung

86

Längsachse

88

Innenseite

Claims (18)

1. Vorrichtung zur indirekten Erfassung der in den Innenraum eines Fahr­ zeuges einfallenden Sonnenstrahlung mit
mindestens einem Fotosensor (72, 72a-72c) mit einer strahlungssen­ sitiven Sensorfläche (76, 76a-76c) zur Erfassung der von mindestens einem Bereich des Innenraums (20), dessen Einbauten und/oder des­ sen Insassen ausgehenden Wärmestrahlung und
einem Gehäuse (64) zur Unterbringung des mindestens einen Foto­ sensors (72, 72a-72c), wobei
das Gehäuse (64) mindestens eine an den Innenraum (20) des Fahr­ zeuges (12) angrenzende, der Wärmestrahlung oder der Wärme­ strahlung und der Sonnenstrahlung ausgesetzte Strahlungseinfall­ fläche (78, 78a-78c) aufweist und
die Sensorfläche (76, 76a-76c) des mindestens einen Fotosensors (72, 72a-72c) relativ zur Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Ge­ häuses (64) derart angeordnet ist, dass auf die Sensorfläche (76, 76a-76c) die Wärmestrahlung und im wesentlichen keine direkte Sonnen­ strahlung oder direkte Sonnenstrahlung lediglich aus einer Richtung innerhalb eines Einfallwinkelbereichs auftrifft, in dem ihr Einfluss auf das Temperatur- und Behaglichkeitsempfinden von sich im Innen­ raum (20) des Fahrzeuges (12) befindenden Insassen vernachlässig­ bar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (64) einen Strahlungseinlasskanal (82, 82a-82c) mit einer umlaufenden Wandung (84) und zwei offenen Stirnseiten aufweist und dass an der einen Stirnseite die Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) und an der anderen Stirnseite die Sensorfläche (76, 76a-76c) des Fotosensors (72, 72a-72c) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strah­ lungseinlasskanal (82, 82a-82c) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass durch die Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) in den Strahlungseinlasskanal (82, 82a-82c) einfallende Sonnenstrahlung im wesentlichen lediglich in demjenigen Einfallswinkelbereich, in dem ihr Ein­ fluss auf das Temperatur- und Behaglichkeitsempfinden der sich im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) befindenden Insassen vernachläs­ sigbar ist, auf die Sensorfläche (76, 76a-76c) des Fotosensors (72, 72a-72c) auftrifft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (88) der Wandung (84) für die Sonnenstrahlung reflexionsarm ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strahlungseinlasskanal (82, 82a-82c) geradlinig entlang einer Längsachse (86) erstreckt und dass die Längsachse (86) winklig zu den Normalen der Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) und der Sensorfläche (76, 76a-76c) des Fotosensors (72, 72a-72c) ver­ läuft.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Normalen der Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäu­ ses (64) und der Sensorfläche (76, 76a-76c) des Fotosensors (72, 72a-72c) parallel zueinander verlaufen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Normalen der Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäu­ ses (64) und der Sensorfläche (76, 76a-76c) des Fotosensors (72, 72a-72c) versetzt zueinander verlaufen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Normale der Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) mit der Schnittlinie zweier senkrecht zueinander verlaufender Ebenen zusammenfällt und dass die Normale der Sensorfläche (76, 76a-76c) des Fotosensors (72, 72a-72c) außerhalb beider Ebenen liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) mit einem sichtbares Licht reflektierenden Material (80) überdeckt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotosensor (72, 72a-72c) mit einer Auswerteschaltung (60) zur Auswertung und Weiterverarbeitung des Ausgangssignals des Fotosen­ sors (72, 72a-72c) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus­ werteschaltung (60) dann, wenn das Ausgangssignal des Fotosensors (72, 72a-72c) einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, ein die Un­ gültigkeit des Ausgangssignal des Fotosensors (72, 72a-72c) anzeigendes Signal ausgibt oder das Ausgangssignal des Fotosensors (72, 72a-72c) unterdrückt oder nicht weiterverarbeitet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus­ werteschaltung (60) das zu einem Referenzzeitpunkt anstehende Aus­ gangssignal des Fotosensors (72, 72a-72c) als Referenzsignal speichert und dass die Auswerteschaltung in der Folgezeit ein der Differenz zwi­ schen dem Referenzsignal und dem jeweils aktuellen Ausgangssignal des Fotosensors (72, 72a-72c) repräsentierendes Signal erzeugt und weiter­ verarbeitet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fotosensoren (72, 72a-72c) vorgesehen sind und/oder dass der mindestens eine Fotosensor (72, 72a-72c) mehrere Sensorflächen (76, 76a-76c) aufweist und dass jedem Fotosensor (72, 72a-72c) und/oder jeder Sensorfläche (76, 76a-76c) eine Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich von jeder Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) des Gehäuses (64) aus ein einziger Strahlungseinlasskanal (82, 82a-82c) erstreckt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (64) mehrere voneinander beabstandete Strahlungs­ einfallflächen (78, 78a-78c) abweist, dass der Strahlungseinlasskanal (82, 82a-82c) eine der Anzahl der Strahlungseinfallflächen (78, 78a-78c) gleichende Anzahl an Abzweigkanälen (83) aufweist, die sich an ihren einen Enden von der mit der Sensorfläche (76, 76a-76c) des Fotosensors (72, 72a-72c) versehenen gemeinsamen Stirnseite der Strahlungseinlass­ kanals (82, 82a-82c) aus erstrecken und an ihren anderen Enden an von­ einander getrennten Stirnseiten enden, an denen die Strahlungseinfall­ flächen (78, 78a-78c) angeordnet sind.

16. Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeuges mit
einer Luftstromerzeugungsvorrichtung (14) zur Erzeugung eines dem Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) zuzuführenden Luftströmung,
einer Temperiervorrichtung (23) zur Temperierung des Luftstroms,
einer Luftverteilvorrichtung (34) zur Verteilung des Luftstroms auf eine oder mehrere im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) angeord­ nete Auslassöffnungen (40, 42, 44),
einer Temperaturregelvorrichtung (60) zur Regelung der Temperatur im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) und
mehreren Sensorvorrichtungen (46, 48, 56, 58), die mit der Tempera­ turregeleinrichtung (60) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine der Sensorvorrichtungen (48) eine Vorrichtung (52, 52', 52") nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche aufweist.

17. Bedien- und/oder Anzeigeeinheit für eine Fahrzeugklimaanlage mit
einem Gerätegehäuse (64),
einer Frontabdeckung (62), die mindestens eine Strahlungseinfall­ fläche (78, 78a-78c) aufweist und
einer Vorrichtung (52, 52', 52") nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Gehäuse dieser Vorrichtung (52, 52', 52") das Gerätege­ häuse und die mindestens eine Strahlungseinfallfläche (78, 78a-78c) der Frontabdeckung (62) die Strahlungseinfallfläche des Gehäuses dieser Vorrichtung (52, 52', 52") ist.

18. Fahrzeug mit einer Temperaturregelung für den Innenraum, wobei die Innenraumtemperatur unter anderem in Abhängigkeit von der Intensität der Sonnenstrahlung regelbar ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, eine Klimaanlage nach Anspruch 16 oder eine Bedien- und/oder Anzeigeeinheit nach Anspruch 17.