-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur
im Innenraum eines Fahrzeuges.
-
Mit
Klimaanlagen ausgestattete Fahrzeuge verfügen über einen Innenraum-Temperaturfühler, der
aus Design-Gründen
versteckt, zumeist im Klimaanlagen-Steuergerät angeordnet ist Damit der
Innenraum-Temperaturfühler
die Temperatur der Luft im Fahrgastraum messen kann, streicht an
dem Innenraum-Temperaturfühler
ein Luftstrom vorbei, der von einem ebenfalls im Steuergerät angeordneten
Belüftungsmotor
erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist der Innenraum-Temperaturfühler innerhalb
eines Kanals angeordnet, in den über
eine zum Fahrgastraum hin angeordnete Öffnung durch den Belüftungsmotor Luft
angesaugt wird.
-
Dieses
Konzept der messtechnischen Ermittlung der Innenraumtemperatur hat
sich in der Praxis grundsätzlich
bewährt.
Es ist allerdings anzumerken, dass die bekannten Systeme nicht frei
von Fehlern sind. So ist das System beispielsweise durch das Vorhandensein
des Belüftungsmotors
gegen Störungen
anfällig,
und zwar einerseits was die Elektrik und andererseits die Aufrechterhaltung
des Luftstroms anbelangt. Wenn nämlich
beispielsweise der Strömungswiderstand
auf Grund einer zugesetzten Lufteinlassöffnung des Kanals steigt, so
ist der Innenraum-Temperturfühler
nicht mehr im ausreichenden Maße
belüftet
und kann daher keine die Innenraumtemperatur im ausreichend genauen
Maße repräsentierenden
Messsignale liefern. Darüber
hinaus kann der Innenraum-Temperaturfühler auf Grund von in der Strömungsluft
mitgeführten
Partikeln verschmutzen und dadurch Messungenauigkeiten aufweisen. Diese
Gefahr besteht insbesondere in Fahrzeugen, in denen geraucht wird.
-
Es
ist schon mehrfach versucht worden, die Temperturerfassung im Innenraum
eines Fahrzeuges mittels eines Temperatursensors zu realisieren,
der "unbelüftet" ist
-
So
beschreibt beispielsweise die
DE 37 22 000 C2 eine Vorrichtung zur Innenraumtemperaturmessung,
bei der zwei Temperatursensoren eingesetzt werden. Während der
eine Temperatursensor in der Nähe
einer den Innenraum begrenzenden Wand angeordnet und von der Luft
des Innenraums umgeben ist, ist ein zweiter Temperatursensor direkt
an der Oberfläche
der Wand angeordnet. Über
eine Differenzmessung der Ausgangssignale beider Temperatursensoren
bei zusätzlicher
Berücksichtigung
eines Entkopplungsfaktors wird dann die tatsächliche Innenraumtemperatur
ermittelt. Eine weitere Vorrichtung zur Innenraumtemperaturmessung
ist in
DE 41 30 063
A1 beschrieben.
-
Aus
DE 34 40 880 A1 ist
eine Temperaturmessvorrichtung zur Ermittlung der Lufttemperatur im
Innenraum eines Fahrzeuges bekannt, bei der nahe eines temperaturempfindlichen
Messelements ein Wärmeleitelement
angeordnet ist, das seinerseits mit einer Außenwand des Fahrzeug-Innenraums thermisch
gekoppelt ist Auf diese Weise ist im Messsignal des Messelements
auch der Einfluss der Temperatur der benachbarten zur Temperaturmessvorrichtung
angeordneten Außenwand
des Fahrzeuginnenraums auf die Lufttemperatur berücksichtigt.
-
DE 198 16 941 A1 offenbart
eine Temperaturmessanordnung, bei der zwischen einer Messstelle
und einem Temperatursensor ein Wärmeleitelement
angeordnet ist.
-
Walliser
u.a. Elektronik im Kraftfahrzeugwesen; 2. Auflage 1997, Seiten 466-482,
beschreibt die Ausstattung eines Klimasystems für KFZ mit Sensoren zur Messung
von physikalischen Größen wie Temperatur,
Strahlung und Luftzustand sowie ein Verfahren zur Bestimmung der
tatsächlichen
Innentemperatur aus den Messwerten -Oberflächentemperatur- und -Fühlertemperatur-.
-
In
DE 198 02 045 A1 und
in
DE 195 04 572 C2 ist
eine Temperaturfühleranordnung
beschrieben, bei der ein Temperaturfühler auf einem wärmeleitenden
Element angeordnet ist, das einer Luftströmung angesetzt ist, deren Temperatur
gemessen werden soll.
-
Schließlich ist
in
DE 88 12 412 U1 ein
Temperaturmessfühler
für einen
Kühlturm
beschrieben, der zur Unterdrückung
kurzzeitiger Schwankungen der zu messenden Lufttemperatur in gut
Wärme leitender
Verbindung auf einer gleichfalls gut wärmeleitenden Trägerplatte
angeordnet ist, die dem zu messenden Medium ausgesetzt ist.
-
Die
bekannten Innenraum-Temperaturmesssysteme mit unbelüfteten Fühlern sind
leider noch nicht so weit ausgereift, dass die Innenraumtemperatur
in jedem Temperaturzustand, in dem sich der Fahrgastraum und die
an diesen angrenzenden Fahrzeugkomponenten befinden, genau ermittelt werden
kann.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Ermittlung
der Innenraumtemperatur eines Fahrzeuges zu schaffen, mit der die
Temperatur genau ge messen bzw. ermittelt werden kann.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Innenraum-Temperaturermittlung
bei einem Fahrzeug vorgeschlagen, die versehen ist mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
-
Bei
Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem Fahrzeug befindet sich der Temperaturfühler, der die Temperatur im
Innenraum des Fahrzeuges erfassen soll, hinter einer den Innenraum
begrenzenden Wand. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Wand
um die Frontblende einer Fahrzeugkomponente, insbesondere um die
Frontblende des Steuergeräts
für eine
Fahrzeugklimaanlage. Aber auch jeder andere Wand- bzw. Oberflächenbereich des
Armaturenbretts mit an dieses angrenzenden Ein- bzw. Anbauten ist
denkbar. Durch eine Öffnung in
der Wand ragt ein Wärmeleitungselement,
das thermisch mit dem Temperaturfühler gekoppelt ist. Durch das
Wärmeleitungselement
wird die Wärmeleitung
aus dem Innenraum zum Temperaturfühler erhöht.
-
Das
Wärmeleitungselement
ist allein durch eine Elektrode eines Sonnensensors gebildet, der
in der Öffnung
der Wand angeordnet ist. Wenn im Folgenden von dem Wärmeleitungselement
gesprochen wird, ist damit die Elektrode gemeint.
-
Um
die Temperatureinflüsse
aus der Umgebung des Temperaturfühlers
weiter zu reduzieren, ist es zweckmäßig, wenn der auf eine Sonneneinstrahlung
einer zum Temperaturfühler
benachbart angeordneten Komponente oder Bauteil zurückzuführende Temperatureinfluss
kompensiert wird. Hierzu dient nach der Erfindung der Sonnensensor.
Die Verarbeitungseinheit empfängt
also das Ausgangssignal des Sonnensensors und benutzt dieses, um
den auf die Sonneneinstrahlung zurückzuführenden Einfluss der Erwärmung des
Wandbereichs um die Wandöffnung herum
im vom Temperaturfühler
gelieferten Messsignal zu korrigieren.
-
Durch
den erfindungsgemäßen Vorschlag
ist es möglich,
im Innenraum eines Fahrzeuges zuverlässig und genau die Temperatur
messen zu können. Dazu
ist nach der Erfindung kein separater Belüftungsmotor erforderlich, was
die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert
und deren Lebensdauer erhöht.
Schließlich
ist die erfindungsgemäße Lösung auch
kostengünstiger.
Vom Komfort her bietet die erfindungsgemäße Lösung den weiteren Vorteil,
dass die Gefahr akustischer Belästigungen,
wie sie bei Verwendung beispielsweise eines Belüftungsmotors auftreten können, nicht
gegeben ist.
-
Die
thermische Kopplung des Temperaturfühlers mir dem Wärmeleitungselement
erfolgt zweckmäßigerweise
durch eine Kontaktierung des Wärmeleitungselements
und dem Gehäuse
des Temperaturfühlers
oder über
eine wärmeleitende Verbindung
des Wärmeleitungselements
mit einem der Anschlusskontaktelemente des Temperaturfühlers. Die
letztgenannte Möglichkeit
bietet sich insbesondere dann an, wenn der Temperaturfühler als SMD-Bauteil
ausgeführt
ist Ein derartiges Bauteil weist an seinen Anschlusskontaktenden
eine relativ große
die Leiterbahnen einer Leiterplatine kontaktierende Fläche auf.
Damit kann die Leiterbahn zur thermischen Kopplung des Temperturfühlers und
des Wär meleitungselements
verwendet werden, indem nämlich
letzteres ebenfalls an der Leiterbahn kontaktiert ist. Die wärmeleitende
Verbindung zwischen dem Wärmeleitungselement
und dem Temperaturfühler
ist umso besser, je dichter die Kontaktpunkte des betreffenden Anschlusskontaktendes
des Temperaturfühlers
mit der Leiterbahn und des Wärmeleitungselements
mit der Leiterbahn auf dieser angeordnet sind.
-
Um
den thermischen Einfluss der in der Umgebung des Temperaturfühlers angeordneten
Bauteile, Fahrzeugkomponenten o. dgl. gering zu halten, ist es von
Vorteil, wenn der Temperaturfühler
gegebenenfalls zusammen mit der Leiterplatine, auf der er angeordnet
ist, von einem Wärmeabschirmelement aus
einem wärmeisolierenden
Material umgeben ist. Als Material bietet sich hier beispielsweise
Schaumstoff an, wobei insbesondere offenzelliger Schaumstoff Verwendung
finden sollte.
-
Zur
Kompensation thermischer Beeinflussungen, die von angrenzenden Fahrzeugkomponenten
herrühren,
ist es von Vorteil, wenn ein weiterer Temperaturfühler vorgesehen
wird, der diese thermischen Einflüsse messtechnisch erfasst.
Zusätzlich oder
alternativ können
diese thermischen Einflüsse auch
anhand von Rechenmodellen bzw. anhand von Betriebsparametern der
angrenzenden Fahrzeugkomponenten oder Bauteile ermittelt werden.
Aus diesen Betriebsparametern lässt
sich dann eine Eigenerwärmung
rechnerisch ermitteln. Verantwortlich für eine solche Eigenerwärmung sind
insbesondere Lichtquellen, die die Fahrzeugkomponente zur Hinterleuchtung
ihrer Frontblende, eines Displays o. dgl. aufweist. Wenn die Betriebsspannung
dieser gegebenenfalls dimmbaren Hinterleuchtung zu Grunde gelegt
wird, so kann auf die zu erwartende Eigenerwärmung geschlossen werden.
-
In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
dass die Verarbeitungseinheit ein Differenzierglied mit einer Zeitkonstanten
zur Langzeitdifferenzierung des Messsignals des Temperaturfühlers aufweist.
Die gleich bleibende oder vorteilhafterweise auch veränderbare
Zeitkonstante des Differenziergliedes liegt vorzugsweise zwischen einigen
Minuten und einigen 10 Minuten (z. B. 10 bis 30 Minuten) und insbesondere
zwischen 2 Minuten und 15 Minuten. Erfindungsgemäß werden das Messsignal des
Temperaturfühlers
und das differenzierte Messsignal, d. h. das Ausgangssignal des
Differenziergliedes in der Verarbeitungseinheit addiert. Die Addition
beider Signale repräsentiert
die Temperatur im Fahrgastraum des Fahrzeuges. Hierdurch kann die
thermische Trägheit
von den Temperaturfühler
umgebenden Bauteilen o. dgl. kompensiert werden. Anstelle der Differenzierung
des Ausgangssignals des Temperaturfühlers kann auch die Differenz
zwischen dem Soll- und dem Istwert der Innenraumtemperatur einer
Differenzierung unterzogen werden. Insoweit soll unter dem Begriff "Verarbeitungseinheit" im Rahmen dieser
Erfindungsbeschreibung auch beispielsweise der Innenraumtemperaturregler
einer Fahrzeugklimaanlage verstanden werden. Mit "Messsignal des Temperaturfühlers" ist also dann auch
die Regelabweichung des Regelkreises gemeint.
-
In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist in der Verarbeitungseinheit
neben dem Differenzierglied auch noch ein Verstärkungsglied mit einem Verstärkungsfaktor
angeordnet. Dieses Verstärkungsglied
verstärkt
das differenzierte Messsignal, also das Ausgangssignal des Differenziergliedes. Zweckmäßigerweise
wird die Zeitkonstante des Differenziergliedes und/oder der Verstärkungsfaktor
des Verstärkungsgliedes
konstant gehalten oder verändert.
Die Veränderung
erfolgt insbesondere in Abhängigkeit
von dem gegebenenfalls kompensierten Messsignal des Temperaturfühlers selbst,
der Standzeit und/oder der Umgebungstemperatur des Fahrzeuges, der
Abweichung zwischen dem Istund dem Sollwert der Fahrgastraumtemperatur
oder zwischen dem Ist- und dem Sollwert der Temperatur der in den Fahrgastraum
einströmenden
Luft und/oder der Kühlwassertemperatur.
-
Mit
der Erfindung wird also vorgeschlagen, die Temperatur im Innenraum
eines Fahrzeuges mit Hilfe eines Temperaturfühlers zu erfassen, der hinter einer
Oberfläche
bzw. einer Wand, die den Innenraum des Fahrzeuges begrenzt, angeordnet
ist. Durch das Wärmeleitungselement
wird der Wärmetransport
zwischen dem Innenraum und dem Temperaturfühler erhöht. Ein (parasitärer) Wärmetransport erfolgt
ferner durch eine Eigenerwärmung
oder eine Erwärmung
infolge von Sonneneinstrahlung der Oberfläche bzw. der Wand, hinter der
der Temperaturfühler
angeordnet ist, oder benachbarter Bauteile bzw. Fahrzeugkomponenten.
Der Temperaturfühler sollte
also über
eine entsprechende Halterung mit geringen Kontaktflächen möglichst
wenig Wärme
von den umliegenden Fahrzeugkomponenten, Bauteilen o. dgl. über Wärmeleitungsprozesse
aufnehmen oder abgeben können.
Zur Minimierung dieser Einflüsse durch über Luft
erfolgenden Wärmetransport
bietet es sich, um den Temperaturfühler ein Wärmeabschirmelement anzuordnen.
Zur Minimierung des Wärmetransports über mit
dem Temperaturfühler
in Kontakt stehenden Bauteilen (Leiterplatine o. dgl.), ist es zweckmäßig, diese
Bauteile in entsprechenden relativ schlecht wärmeleitenden Materialien auszuführen. So
könnten
beispielsweise die zum Temperaturfühler hin führenden Kontaktbahnen (Leiterbahnen)
entsprechend schmal und dünn
ausgeführt
sein, um eine thermische Entkopplung zwischen dem Temperaturfühler und
der mit ihm verbundenen Elektronik sowie der Umgebung um den Temperaturfühler zu realisieren.
-
Nachfolgend
wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert. Im
einzelnen zeigen:
-
1 eine
Ansicht vom Fahrgastraum aus auf die Instrumententafel eines Fahrzeuges
mit einem Klimaanlagen-Steuergerät,
-
2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II der 1 zur Verdeutlichung
der Anordnung der Sensoren für
die Innenraumtemperaturmessung mit unbelüftetem Fühler,
-
3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III durch die Frontblende und die
hinter dieser angeordneten Bauteile des Klimaanlagen-Steuergeräts zur Verdeutlichung
der Sensoranordnung,
-
4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV der 3,
-
5 einen
Schnitt entlang der Linie V-V der 3,
-
6 einen
Schnitt entlang der Linie VI-VI der 3,
-
7 einen
Schnitt ähnlich
dem gemäß 3 jedoch
bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
-
8 ein
Blockschaltbild der Beschaltung des unbelüfteten Temperaturfühlers zur
Ermittlung der Temperatur im Fahrgastraum.
-
7 zeigt
eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Vorrichtung zur Ermittlung der Innenraumtemperatur, während die 1-6 sich
nicht auf eine Ausführungsform
der Erfindung beziehen, zum Verständnis der 7 jedoch
hilfreich sind.
-
1 zeigt
eine Ansicht auf die in Fahrtrichtung angeordnete Vorderseite eines
Fahrgastraums 10 eines Fahrzeuges 12, das über eine
Klimaanlage (Klimaautomatik) verfügt. In der Instrumententafel 14 des
Fahrzeuges 12 befindet sich das Klimaanlagen-Steuergerät 16,
das eine Frontblende 18 mit einem Display 20 sowie
einer Vielzahl von Tasten 22 aufweist. Gemäß 2 schließt die Frontblende 18 das
Steuergerät 16 zum
Fahrgastraum 10 hin ab. Das Steuergerät 16 weist ein Gehäuse 24 auf,
das in die Instrumententafel 14 eingelassen ist. Neben
diversen Sensoren wie Außentemperaturfühler 26 und Sonnensensor 28 weist
die Klimaanlage des Fahrzeuges 12 eine Vielzahl von Komponenten
auf, auf die an dieser Stelle nicht eingegangen werden soll, da
sie für
die Erfindung nicht weiter relevant sind.
-
Bedeutend
für die
Erfindung hingegen ist die Art und Weise der Messung der Temperatur
im Fahrgastraum 10. Zur Ermittlung dieser Innenraumtemperatur
ist eine Anordnung von Sensoren vorgesehen, die zwei Temperaturfühler 30, 32 sowie
einen Sonnensensor 34 (Fotodiode) umfasst. Der erste Temperaturfühler 30 ist
dabei hinter der Frontblende 18 des Steuergeräts 16 angeordnet
und ist mit einem Wärmeleitungselement 36 wärmeleitend
verbunden, das durch eine Öffnung 38 der
Frontblende 18 bis in den Fahrgastraum 10 hineinragt.
Damit erfasst der erste Temperaturfühler 30 die Temperatur
der Luft im Fahrgastraum 10 vor der von der Vorderseite
der Frontblende 18 gebildeten Oberfläche 40. Der zweite
Temperturfühler 32 ist
im Innern des Gehäuses 24 des Steuergeräts 16 angeordnet
und misst die Eigenerwärmung
des Steuergeräts 16.
Auf diese Weise lässt sich
das infolge der Eigenerwärmung
des Steuergeräts 16 verfälschte Messsignal
des ersten Temperaturfühlers 30 kompensieren.
Der Sonnensensor 34 misst die Intensität der auf die Frontblende 18 einfallenden
Sonnenstrahlung, so dass sein Ausgangssignal die Erwärmung der
Frontblende 18 infolge der Sonneneinstrahlung repräsentiert.
Damit wiederum ist es möglich,
die Verfälschung
des Messsignals des ersten Temperaturfühlers 30 infolge der
thermischen Beeinflussung seitens der durch Sonneneinstrahlung erwärmten Frontblende 18 zu
kompensieren.
-
Der
Sonnensensor 34 ragt durch die Öffnung 38 der Frontblende 18 hindurch
und steht geringfügig über diese über. Durch
Einfärbung
des Gehäuses des
Sonnensensors 34 in der Farbe der Frontblende 18 fällt der
Sonnensensor 34 optisch kaum auf. Der genaue Aufbau der
hinter bzw. in der Frontblende 18 angeordnetes Sensorik
wird nachfolgend anhand der 3 bis 7 erläutert, wobei
in 7 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt
ist.
-
Gemäß 3 befindet
sich hinter der Frontblende 18 eine Leiterplatine 42,
die mit der Frontblende 18 mittels Schrauben 44 verschraubt
ist. Neben einer Vielzahl von elektrischen und elektronischen Bauelementen
weist die Leiterplatine 42 auf ihrer der Frontblende 18 zugewandten
Vorderseite 46 einen Steckverbinder 47 zur Aufnahme
einer Leiterkarte 48 auf. Auf dieser Leiterkarte 48 ist
der erste Temperaturfühler 30 angeordnet,
der als SMD-Bauteil (z. B. NTC- oder PTC-Transistor) mit einem temperaturempfindlichen
Körper 50 und
zwei Anschlusskontaktelemente 52 bildende Anschlusskontaktenden 54 ausgeführt ist
Die Leiterkarte 48 weist ferner zwei vom Steckverbinder 47 aus
bis zum Temperaturfühler 30 verlaufende
Leiterbahnen 56, 58 auf, auf denen die Anschlusskontaktenden 54 festgelötet sind. Eine
dieser beiden Leiterbahnen (im Ausführungsbeispiel die Leiterbahn 58)
ist bis zum nahe der Frontblende 18 angeordneten Ende 60 der
Leiterkarte 48 verlängert.
-
Die
Leiterkarte 48 befindet sich hinter der Öffnung 38 der
Frontblende 18. An der Leiterkarte 48 ist auch
der Sonnensensor 34 angeschlossen und gehalten. Hierzu
weist der Sonnensensor 34 zwei aus seinem Gehäuse 62 herausragende
Anschlusskontaktelemente 64, 66 auf, von denen
das Anschlusskontaktelement 66 auf der Leiterbahn 58 in unmittelbarer
Nähe des
Anschlusskontaktendes 54 des Temperaturfühlers 30 festgelötet ist.
Das zweite Anschlusskontaktelement 64 des Sonnensensors 34 ist
auf einer Leiterbahn 68 festgelötet, die sich bis zum Steckverbinder 47 erstreckt.
Innerhalb des Gehäuses 62 des
Sonnensensors 34 befinden sich die bei 70 angedeuteten
Elektroden (Anode und Kathode).
-
Ebenfalls
auf der Leiterbahn 58 befestigt ist das Wärmeleitungselement 36,
das über
das Ende 60 der Leiterkarte 48 übersteht
und als ein Element ausgebildet ist, das die für das Licht durchlässige Außenoberfläche 72 des
Sonnensensor-Gehäuses 62 teilweise
umschließt.
Das Wärmeleitungselement 36 weist
also einen mit der Leiterbahn 58 beispielsweise durch Verlöten verbundenen
Anlageabschnitt 74 auf, an den sich ein abgewinkelter Abschnitt 76 anschließt, der
das Sonnensensor-Gehäuse 62 in
dessen unterhalb der Leiterkarte 48 liegenden Bereich teilweise überdeckt.
Von diesem Abschnitt 76 aus erstreckt sich ein Umfangsabschnitt 78,
der einen Teilbereich der Außenoberfläche 72 überdeckt
(siehe hierzu auch die 5 und 6, in denen
die einzelnen zuvor genannten Abschnitte des Wärmeleitungselements 36 erkennbar
sind). Insbesondere ist in den 4 bis 6 zu
erkennen, dass der Umfangsabschnitt 78 bis über die
von der Vorderseite der Frontblende 18 gebildete Oberfläche 40 übersteht.
-
Aufgabe
des Wärmeleitungselements 36 ist es,
für einen
verbesserten Wärmetransport
aus dem Fahrgastraum 10 des Fahrzeuges zum Temperaturfühler 30 zu
sorgen. Die thermische Ankopplung des Wärmeleitungselements 36 an
den Temperaturfühler 30 erfolgt über die
gemeinsame Kontaktierung auf der Leiterbahn 58. Die Unterbringung
des Wärmeleitungselements 36 am
bezogen auf die Einbaulage dem Boden des Fahrgastraumes 10 zugewandten unteren
Teil der Außenoberfläche des
Sensorgehäuses 62 ist
aus optischen Gründen
vorteilhaft Wie man insbesondere anhand der 4 bis 6 erkennen kann,
ist der das Sensorgehäuse 62 nach
Art einer Schale umschließende
Abschnitt 78 des Wärmeleitungselements 36 in
die Außenoberfläche 72 des
Gehäuses 62 des
Sonnensensors 34 eingelassen.
-
Zur
Verhinderung des Durchtritts von Licht aus dem Steuergerät 16 durch
den Spalt zwischen der Frontblendenöffnung 38 und dem
Sonnensensor 34 weist dieser eine Schulter 80 auf,
mit der das Gehäuse 62 von
innen an der Frontblende 18 anliegt (siehe auch hier die 4 bis 6).
-
Zur
weiteren thermischen Isolation des Temperaturfühlers 30 gegenüber seiner
Umgebung zwecks Verringerung thermischer Beeinflussungen des Temperaturfühlers 30 ist
dieser bzw. die Leiterkarte 48 zumindest an ihrer mit dem
Temperaturfühler 30 bestückten Oberseite
von einem wärmeisolierenden
Material als Abschirmelement umgeben bzw. überdeckt. Dieses Material,
bei dem es sich insbesondere um offenzelligen Schaumstoff handelt,
ist in den Zeichnungen der Übersichtlichkeit
halber nicht eingezeichnet.
-
Wie
bereits oben erwähnt,
ist in 7 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Wärmeleitungselements 36' dargestellt.
So weit die in 7 eingezeichneten Teile denen
der in den 3 bis 6 dargestellten
entsprechen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Der
Unterschied der Gegenstände
der 3 und 7 ist darin zu sehen, dass im
Ausführungsbeispiel
gemäß 7 auf
ein separates Wärmeleitungselement
verzichtet wird. Als bis in den Fahrgastraum hineinragendes Wärmeleitungselement 36' wird bei dem
Ausführungsbeispiel
gemäß 7 eine der
beiden Elektroden 70 verwendet, die in dem Material des
Gehäuses 62 des
Sonnensensors 34 eingebettet sind. Die über diese Elektrode transportierte Wärme gelangt über das
Anschlusskontaktelement 66 und weiter über die Leiterbahn 58 zum
Anschlusskontaktende 54 des Temperaturfühlers 30.
-
Sämtliche
Messfühler
(Temperaturfühler 30, 32 und
Sonnensensoren 28, 34) sind gemäß 8 miteinander
verschaltet, um anhand ihrer Messsignale auf die Temperatur im Fahrgastraum 10 schließen zu können. 8 zeigt
das Blockschaltbild einer Verarbeitungseinheit 82.
-
Das
Messsignal des hinter der Frontblende angeordneten Temperaturfühlers 30 ist
beeinflusst durch die Steuergerät-Eigenerwärmung und
die Erwärmung
der Frontblende 18 infolge von Sonneneinstrahlung. Daher
weist die Schaltung gemäß 8 eine
Einheit 84 zur Kompensation der Geräteerwärmung auf. In dieser Einheit 84 werden
die Messsignale der beiden Temperaturfühler 30, 32 voneinander subtrahiert
und das Differenzsignal einem Tiefpassfilter 86 zugeführt. Das
Ausgangssignal des Tiefpassfilters 86 wird mit dem Messsignal
des Temperaturfühlers 30 verschaltet,
indem zwischen beiden die Differenz gebildet wird.
-
Die
Schaltung gemäß 8 verfügt darüber hinaus über eine
Einheit 88 zur Kompensation der Erwärmung der Frontblende 18 infolge
der Sonneneinstrahlung. Der hierzu in der Frontblende 18 vorgesehene
Sonnensensor 34 ist, wie oben beschrieben, in unmittelbarer
Nähe des
Temperaturfühlers 30 angeordnet.
Grundsätzlich
reicht es aus, wenn ausschließlich
das Ausgangssignal des an der Frontblende 18 angeordneten
Sonnensensors 34 ausgewertet wird. In speziellen Situationen
kann es jedoch nützlich
sein, durch Vergleich der Ausgangssignale des Klimaanlagen-Sonnensensors 28 und
des Frontblenden-Sonnensensors 34 den Winkel und die Intensität der auf
den Temperaturfühler 30 einwirkenden
Sonnenstrahlung zu ermitteln. Dann nämlich kann die Erwärmung der
Frontblende 18 durch die Sonne genauer bestimmt werden.
Dies gilt insbesondere in den Fällen,
in denen aufgrund platzbedingter Situationen auch seitlich auf den
Sonnensensor 34 Sonnenstahlung einwirkt. Das Ausgangssignal
des Frontblenden-Temperaturfühlers 30 wird
um das Ausgangssignal der Schaltungskomponente 90 zum Bewerten
der Sonnensensorsignale der Einheit 88 kompensiert, was
durch Subtraktion erfolgt.
-
Um
das Messsignal des Frontblenden-Temperaturfühlers 30 auch während Temperatur-Transientenvorgängen für die Ermittlung
der Temperatur im Fahrgastraum 10 möglichst schnell heranziehen
zu können,
ist es erforderlich, dieses Messsignal grundsätzlich unabhängig davon,
ob es nun, wie vorstehend beschrieben, kompensiert ist oder nicht,
einer dynamischen Kompensation zu unterziehen. Zu diesem Zweck ist
die Schaltung gemäß 8 mit
einer Dynamik-Kompensationseinheit 92 versehen.
Diese Einheit 92 weist ein Differenzierglied 94 und
ein Verstärkungsglied 96 auf,
deren Zeitkonstante τ und
Verstärkungsfaktor
k veränderbar
sind. Diese Veränderung
erfolgt in Abhängigkeit
von dem temperaturkompensierten Messsignal des Temperaturfühlers 30,
der von dem Sensor 26 gemessenen Außentemperatur. der Standzeit
des Fahrzeuges und der Differenz 8 zwischen mit Sollwert
und dem Istwert der Temperatur im Fahrgastraum 10. Bei
dem Differenzierglied 94 handelt es sich um ein Langzeit-Differenzierglied, dessen
Zeitkonstante im Bereich von einigen wenigen Minuten bis einigen
10 Minuten liegt. Durch die Differenzierung des gemessenen bzw.
vorkompensierten Signals des Temperaturfühlers 30 werden Fehlmessungen
ausgeglichen, die durch das gegenüber dem Temperaturfühler und
dem Wärmeleitungselement 36, 36' trägere Temperaturverhalten
der anderen an den Fahrgastraum 10 angrenzenden Fahrzeugkomponenten
verursacht werden. Der gesamte an den Fahrgastraum 10 angrenzende
Fahrzeugbereich erwärmt
sich nämlich
wesentlich langsamer bzw. kühlt
sich wesentlich langsamer ab als die Luft im Fahrgastraum 10.
Dies muss bei der Messung der Temperatur im Fahrgastraum anhand
des nahe der Frontblende 18 angeordneten Temperaturfühlers 30 berücksichtigt
werden, was durch das Langzeit-Differenzierglied 94 erfolgt. Über das
Proportionalglied 96 und insbesondere über eine Veränderung
von dessen Verstärkungsfaktor
kann eine Wichtung dieser Einflussfaktoren auf das Messsignal des
Temperaturfühlers 30 vorgenommen
werden.
-
Insgesamt
ergibt sich mit der Beschaltung gemäß 8 und insbesondere
mit der Langzeit-Differenzierung der Dynamik-Kompensationseinheit 92 eine
komfortabel arbeitende Vorrichtung zu Ermittlung der Temperatur
im Innern eines Fahrzeuges, ohne dass ein belüfteter Innenraum-Temperaturfühler eingesetzt
wird. Die Vorteile des erfindungsgemäß eingesetzten "unbelüfteten" Temperaturfühlers sind
in einer Erhöhung
der Zuverlässigkeit
der gesamten Vorrichtung zu sehen, da elektrische und mechanische
Ausfälle
von bewegbaren Komponenten nicht zu befürchten sind. Außerdem ergibt
sich eine Kostenersparnis sowie eine erhöhte Funktionstüchtigkeit
und ein Komfortvorteil, da die Gefahr akustischer Belästigungen
ausgeschlossen ist.
-
- 10
- Fahrzeuginnenraum
- 12
- Fahrzeug
- 14
- Instrumententafel
- 16
- Klimaanlagen-Steuergerät
- 18
- Frontblende
- 20
- Display
- 22
- Tasten
- 24
- Gehäuse
- 26
- Außentemperaturfühler
- 28
- Sonnensensor
- 30
- erster
Temperaturfühler
- 32
- zweiter
Temperaturfühler
- 34
- Sonnensensor
- 36
- Wärmeleitungselement
- 36'
- Wärmeleitungselement
- 38
- Frontblendenöffnung
- 40
- Oberfläche
- 42
- Leiterplatine
- 44
- Schrauben
- 46
- Vorderseite
- 47
- Steckverbinder
- 48
- Leiterkarte
- 50
- Körper
- 52
- Anschlusskontaktelement
- 54
- Anschlusskontaktende
- 56
- Leiterbahn
- 58
- Leiterbahn
- 60
- Ende
- 62
- Sonnensensor-Gehäuses
- 64
- Anschlusskontaktelement
- 66
- Anschlusskontaktelement
- 68
- Leiterbahn
- 70
- Elektrode
- 72
- Außenoberfläche
- 74
- Anlageabschnitt
- 76
- Abschnitt
- 78
- Umfangsabschnitt
- 80
- Schulter
- 82
- Verarbeitungseinheit
- 84
- Einheit
- 86
- Tiefpassfilter
- 88
- Einheit
- 90
- Schaltungskomponente
- 92
- Dynamik-Kompensationseinheit
- 94
- Differenzierglied
- 96
- Verstärkungsglied