DE102004024284A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Gefahrabwendungsmassnahmen für Lebewesen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Gefahrabwendungsmassnahmen für Lebewesen in Kraftfahrzeugen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Gefahrabwendungsmaßnahmen für Lebewesen in einem Raum in einem Kraftfahrzeug,
- bei dem eine Kohlendioxidgröße, welche den Kohlendioxidgehalt oder die Anstiegsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgehalts der Luft in diesem Raum beschreibt, erfasst wird und
- bei dem die Raumtemperatur in diesem Raum repräsentierende Temperaturgröße ermittelt wird.
Der Kern der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
- die Temperaturgröße mit einem Temperaturschwellenwert verglichen wird und
- für den Fall, dass die Temperaturgröße den Temperaturschwellenwert überschreitet, die Gefahrabwendungsmaßnahmen in Reaktion auf die Überschreitung des Temperaturschwellenwertes nur dann durchgeführt werden, wenn die Kohlendioxidgröße einen Kohlendioxidschwellenwert überschritten hat.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines gesundheitsunschädlichen Luftzustandes im Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen.
  • Aus der DE 101 01 656 A1 ist eine Vorrichtung zur Insassenklassifizierung in einem Fahrzeug bekannt, die dazu dient, mit einem jeweiligen CO2-Sensor eine Insassenklassifizierung durchzuführen. Dabei wird sowohl der CO2-Gehalt als auch der zeitliche Verlauf der Signale zur Insassenklassifizierung verwendet. Die CO2-Sensoren sind dabei vorteilhafterweise vor den jeweiligen Personen angeordnet, so dass eine einfache Messung möglich ist. Der CO2-Sensor kann auch jeweils mit einem weiteren unterschiedlichen Sensor zur Insassenklassifizierung und hier insbesondere zur Plausibilität verwendet werden. Ein Prozessor, der die Signale von CO2-Sensoren auswertet, fragt die CO2-Sensoren zyklisch ab. Zur Plausibilität können auch vom Prozessor die Signale von allen in der Fahrgastzelle vorhandenen CO2-Sensoren berücksichtigt werden.
  • Aus der DE 196 07 637 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines gesundheitsunschädlichen Luftzustandes im Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen bekannt. Um zu verhindern, dass sich in einem Kraftfahrzeug bei abgestellter Be- und Entlüftungseinrichtung gesundheitsschädliche Zustände der Atemluft einstellen, wird vorgeschlagen, beim Auftreten derartiger Luftzustände eine Zufuhr von Frischluft zum Fahrgastraum selbsttätig zu veranlassen. Derartige Luftzustände oder deren Möglichkeit können durch Sensoren erfasst und in einer Steuervorrichtung in Stellsignale an ein die Be- und Entlüftungseinrichtung selbsttätig einschaltendes Stellglied umgesetzt werden.
  • Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche wurden der DE 196 07 637 A1 entnommen.
    •
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Gefahrabwendungsmaßnahmen für Lebewesen in einem Raum in einem Kraftfahrzeug,
    • – bei dem die Raumtemperatur in diesem Raum bzw. eine die Raumtemperatur repräsentierende Temperaturgröße ermittelt wird und
    • – bei dem eine Kohlendioxidgröße, welche den Kohlendioxidgehalt oder die Anstiegsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgehalts der Luft in diesem Raum beschreibt, erfasst wird.
  • Der Kern der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – die Temperatur bzw. die Temperaturgröße mit einem Temperaturschwellenwert verglichen wird und
    • – für den Fall, dass die Temperatur bzw. Temperaturgröße einen Temperaturschwellenwert überschreitet, die Gefahrabwendungsmaßnahmen in Reaktion auf die Überschreitung des Temperaturschwellenwertes nur dann durchgeführt werden, wenn die Kohlendioxidgröße einen Kohlendioxidschwellenwert überschritten hat.
  • Damit werden überflüssige Aktivierungen der Gefahrenabwendungsmaßnahmen bei niedrigen Temperaturen vermieden. Insbesondere werden Gefahrenabwendungsmaßnahmen bei hohen Temperaturen nur dann ergriffen, wenn Insassen im Fahrzeug erkannt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxidgröße nur dann ermittelt wird, wenn die Temperatur größer als ein Temperaturschwellenwert ist. Damit werden überflüssige Aktivierungen des Kohlendioxidsensors vermieden. Der Kohlendioxidsensor verbraucht wesentlich mehr Energie zum Betrieb als ein Temperatursensor.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – durch einen Kohlendioxidsensor der Kohlendioxidgehalt der Luft ermittelt wird und
    • – abhängig davon als Kohlendioxidgröße die Anstiegsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgehalts der Luft ermittelt wird.
  • Dadurch kann die Anstiegsrate der Kohlendioxidkonzentration auf einfache Art und Weise ermittelt werden, z.B. über die Bildung eines Differenzenquotienten.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Gefahrabwendungsmaßnahmen
    • – ein Warnsignal angegeben wird und/oder Zwangsbelüftungsmaßnahmen des Raums im Kraftfahrzeug und/oder Maßnahmen zur Absenkung des Kohlendioxidgehaltes des Raums im Kraftfahrzeug und/oder Maßnahmen zur Absenkung der Raumtemperatur und/oder Maßnahmen zur Türentriegelung durchgeführt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gefahrabwendungsmaßnahmen nur durchgeführt werden, wenn der Motor des Kraftfahrzeugs abgestellt ist. Damit kann vermieden werden, dass bei einem nur kurzzeitig verlassenen Fahrzeug (Motor läuft noch) die Gefahrabwendungsmaßnahmen ausgelöst werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aktivierung und Durchführung von Gefahrabwendungsmaßnahmen in einem Raum in einem Kraftfahrzeug enthält
    • – einen Temperatursensor zur Ermittlung der Raumtemperatur in diesem Raum sowie
    • – einen Kohlendioxidsensor zur Ermittlung einer Kohlendioxidgröße, welche den Kohlendioxidgehalt oder die Anstiegsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgehalts der Luft in diesem Raum beschreibt.
  • Der Kern der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – Auswertemittel vorhanden sind, mittels derer die Temperatur mit einem Temperaturschwellenwert verglichen wird und
    • – Gefahrabwendungsmittel, durch welche für den Fall, dass die Temperatur einen Temperaturschwellenwert überschreitet, die Gefahrabwendungsmaßnahmen in Reaktion auf die Überschreitung des Temperaturschwellenwertes nur dann durchgeführt werden, wenn die Kohlendioxidgröße einen Kohlendioxidschwellenwert überschritten hat.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor in den Kohlendioxidsensor integriert ist. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauform erreicht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kohlendioxidsensor um einen mikromechanischen, auf einem optischen Prinzip beruhenden Kohlendioxidsensor handelt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxidsensor zusätzlich zur Leckageüberwachung einer kohlendioxidbasierten Klimaanlage verwendet wird. Damit ist ein Doppelnutzen gegeben.
  • Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung äußern sich selbstverständlich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt.
    •
  • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 1 und 2 dargestellt.
  • 1 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 2 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsbeispiele
  • Im folgenden wird für Kohlendioxid anstelle der Schreibweise „CO2" (tiefgestellte „2") gleichbedeutend auch die Schreibweise „CO2" verwendet.
  • Zur Komfortsteuerung und/oder Leckageüberwachung von Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen werden künftig CO2-Sensoren eingesetzt. Diese Sensoren können den CO2-Gehalt der Innenluft eines Kraftfahrzeugs mit einer Auflösung besser als 500 ppm (ppm = „parts per million") erfassen. Zur Kompensation der Umgebungstemperatur ist in die sen Sensoren auch ein Temperaturfühler integriert, die Auswertung der Sensoren erfolgt z.B. über einen integrierten Mikroprozessor, so dass aus dessen Taktfrequenz auch ein Zeitsignal zur Verfügung steht. Kombiniert man die im Sensor vorhandenen Informationen Temperatur, „Fahrzeug geschlossen", Zeit und Kohlendioxidpegel (und/oder dessen Anstiegsgeschwindigkeit), so lässt sich daraus ein Warnsignal für die Gefährdung zurückgelassener Insassen in verschlossenen Fahrzeugen z.B. aufgrund von Erwärmung durch intensive Sonneneinstrahlung ableiten. Zusätzliche Sensoren wie z.B. Bewegungsmelder werden eingespart.
  • Die Anstiegsgeschwindigkeit der Innenraumtemperatur eines in der prallen Sonne abgestellten, verschlossenen Kraftfahrzeug beträgt bis zu mehreren Kelvin pro Minute. Abhängig von der Außentemperatur nähert sich die Innenraumtemperatur des verschlossenen Fahrzeugs asymptotisch einem Grenzwert. Dieser Grenzwert wird nur durch das Gleichgewicht zwischen Aufnahme von Strahlungsenergie (durch Sonneneinstrahlung, Glashauseffekt) und Abgabe von Wärmeenergie als Funktion der Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur über Konvektion und Abstrahlung der Fahrzeughülle an die Umgebung bestimmt. Bei intensiver Sonneneinstrahlung werden dadurch auch bei moderaten Außentemperaturen bis 25°C im Innenraum in Stundenfrist Temperaturen > 60°C erreicht.
  • Innerhalb kurzer Zeit werden damit im Innenraum Temperaturen erreicht, die insbesondere für Kleinkinder aber auch für im Fahrzeug zurückgelassene Säugetiere unmittelbar lebensbedrohend sind. Die Temperaturempfindlichkeit ist bei allen Säugetieren, so auch beim Menschen ungefähr proportional zum Körpergewicht. Durch die Ausführung des Sensors muss damit sichergestellt werden, daß bei ansteigender Innenraumtemperatur durch den Sensor überprüft wird, ob sich ein Säugetier oder ein Mensch im verschlossenen Fahrzeug befindet und abhängig von dessen Körpergewicht die zulässige Temperaturbelastung überschritten wird.
  • Menschen und Säugetiere erhöhen durch Atmung den CO2-Gehalt ihrer Atemluft um ca. 4 %. Einatemluft (Frischluft) hat einen CO2-Gehalt von ca. 0,03 %, ausgeatmete Luft z.B. eines Menschen enthält > 4 % CO2. Das Atemvolumen von Menschen und Säugetieren ist näherungsweise proportional dem Körpergewicht. Bei einem ein- und ausgeatmeten Volumen von ca. 15 ml/kg Körpergewicht und einer Atemfrequenz zwischen 15 und 30 Atemzügen pro Minute reichert z.B. ein Kleinkind pro Minute 3 Liter Atemluft mit 4 % CO2 an. Bei einem geschlossenen Pkw mit beispielsweise 2000 Liter Netto- Rauminhalt erhöht sich damit der CO2-Gehalt der Luft im Fahrzeuginneren um mehr als 0,3 % pro Stunde. Bei einer Auflösung Kfz-tauglicher CO2-Sensoren von mindestens 0,05 % CO2 lässt sich solch ein CO2- Anstieg innerhalb von ca. 10 – 15 Minuten auch in großen Fahrzeugen sicher nachweisen. Ein solcher zur Komfortsteuerung und/oder Leckageüberwachung der Klimaanlage eingesetzter CO2-Sensor kann damit sicher erfassen, ob ein Lebewesen in einem verschlossenen Fahrzeug zurückgelassen wurde. Mit dem im Sensor zur Kompensation der Umgebungstemperatur vorhandenen Temperatursensor kann auch die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs erfasst werden. Aus beiden Informationen ist ableitbar, ob das im Fahrzeug befindliche Lebewesen durch den Temperaturanstieg und ggf. auch durch Anstieg des CO2-Gehalts gefährdet ist.
  • Im Kraftfahrzeug kann beispielsweise bei ausgeschaltetem Motor für den Fall des Anstieg der Innenraumtemperatur auf über 60° C und zugleich einem Anstieg der CO2-Konzentration von z.B. 0,05% innerhalb von 10 Min festgelegt werden, dass eine gefährliche Situation vorliegt.
  • Um eine Lebensgefahr auszuschließen kann in diesem Fall ein Warnsignal ausgelöst werden und/oder beispielsweise die Türverriegelung gelöst werden.
  • Ebenfalls denkbar ist, dass unterhalb einer vom Fahrzeughersteller als maximale zulässige Belastung definierten Schwelle auch der Temperatur- und/oder CO2- Pegel vom Nutzer des Wagens als individuelle Schwelle (eventuell auch zeitabhängig) vorgegeben werden können. Ebenfalls denkbar ist, dass in Abhängigkeit von der Anstiegsgeschwindigkeit der CO2-Konzentration bei unterschiedlichen Temperaturniveaus eine Warnung ausgelöst wird, da die Belastbarkeit mit hohen Temperaturen bei kleinen Kindern (d.h. langsamerem Anstieg der CO2-Konzentration) deutlich geringer als bei größeren Kindern oder Erwachsenen ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren vergleicht die im Innenraum des Kraftfahrzeugs ermittelte Temperatur mit einem Grenzwert. Wenn dieser erreicht ist, wird die Kohlendioxidkonzentration bzw. deren Anstiegsgeschwindigkeit im Kraftfahrzeug weiterverarbeitet, ausgewertet, abgefragt oder ermittelt. Wird anhand der Kohlendioxidkonzentration bzw. deren Anstiegsgeschwindigkeit auf die Anwesenheit eines Lebewesens im Kraftfahrzeug geschlossen, werden Reaktionen (Fenster öffnen, belüften, Alarm, ...) ausgelöst.
  • Ein Temperatursensor ist mit wesentlich geringerer Leistungsaufnahme betreibbar als ein Kohlendioxidsensor. Die typische Leistungsaufnahme des Temperatursensors liegt im Bereich von einigen Mikrowatt bis maximal wenige Milliwatt, die typische Leistungsaufnahme eines Kohlendioxidsensors liegt in der Größenordnung von ca. 1 – 2 Watt. Ist also der Temperatursensor, dessen ermittelte Temperatur als erstes Auslösekriterium verwendet wird, dauernd bzw. intermittierend in Betrieb, dann wird die Energieversorgung des Fahrzeugs nur sehr schwach belastet. Wird der Kohlendioxidsensor erst dann in Betrieb genommen, wenn die Temperatur einen Grenzwert überschritten hat, dann verringert sich die gesamte Leistungsaufnahme wesentlich ohne das angestrebte Schutzziel negativ zu beeinflussen.
  • Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 1 dargestellt. Dabei bedeuten
    • 100
    Zeiterfassung,
    200
    Temperatursensor,
    300
    Gassensor zur Erfassung der Kohlendioxidkonzentration,
    400
    Statuserfassung der Zündung, d.h. Zündung ein oder aus,
    500
    Statuserfassung der Türschlösser, d.h. Türen verriegelt oder entriegelt,
    600
    Türöffner,
    700
    Hupe oder Signalgeber,
    800
    Warnleuchte,
    900
    Steuergerät.
  • Das Steuergerät 900 erhält seine Eingangssignale von den Blöcken 100, 200, 300, 400 und 500. Im Falle des Erkennens eines kritischen Zustandes eines Fahrzeuginsassen (z.B. Zündung aus, Tür verriegelt, hohe Temperatur im Fahrzeuginnenraum sowie Anstiegsgeschwindigkeit der Kohlendioxidkonzentration in einem kritischen Bereich) wird die Hupe 700 aktiviert. Ergänzend oder alternativ dazu können die Türen entriegelt werden (Block 600) und eine Warnleuchte 800 aktiviert werden.
  • Der Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 2 dargestellt. Dabei wird
    • – in Block 1000 das Verfahren gestartet,
    • – anschließend in Block 1001 die Raumtemperatur ermittelt,
    • – anschließend optional in Block 1002a die Kohlendioxidgröße ermittelt. Block 1002a kann auch entfallen und dafür wird die Kohlendioxidgröße in Block 1002b ermittelt.
    • – anschließend in Block 1003 abgefragt, ob die Raumtemperatur T einen Grenzwert T0 überschreitet.
  • Lautet die Antwort „Nein" (in 2 als „n" gekennzeichnet), dann wird zu Block 1000 zurückverzweigt. Lautet die Antwort dagegen „Ja" (in 2 als „y" gekennzeichnet), dann wird zu Block 1002b weitergegangen. In Block 1002b wird optional die Kohlendioxidkonzentration ermittelt. Block 1002b entfällt, wenn die Kohlendioxidkonzentration bereits in Block 1002a ermittelt wurde.
  • Anschließend wird in Block 1004 abgefragt, ob die Kohlendioxidkonzentration c einen Grenzwert c0 überschreitet.
  • Lautet die Antwort „Nein" (in 2 als „n" gekennzeichnet), dann wird zu Block 1000 zurückverzweigt. Lautet die Antwort dagegen „Ja" (in 2 als „y" gekennzeichnet), dann wird zu Block 1005 weitergegangen. In Block 1005 werden Gefahrabwendungsmaßnahmen durchgeführt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Durchführung von Gefahrabwendungsmaßnahmen für Lebewesen in einem Raum in einem Kraftfahrzeug, – bei dem eine die Raumtemperatur (T) in diesem Raum repräsentierende Temperaturgröße ermittelt wird (1001), – bei dem eine Kohlendioxidgröße (c), welche den Kohlendioxidgehalt oder die Anstiegsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgehalts der Luft in diesem Raum beschreibt, erfasst wird (1002a, 1002b), dadurch gekennzeichnet, dass – die Temperaturgröße (T) mit einem Temperaturschwellenwert (T0) verglichen wird (1003) und – für den Fall, dass die Temperaturgröße (T) den Temperaturschwellenwert (T0) überschreitet, die Gefahrabwendungsmaßnahmen in Reaktion auf die Überschreitung des Temperaturschwellenwertes nur dann durchgeführt werden (1005), wenn die Kohlendioxidgröße einen Kohlendioxidschwellenwert überschritten hat (1004).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxidgröße (c) nur dann ermittelt wird, wenn die Temperaturgröße (T) größer als ein Temperaturschwellenwert (T0) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – durch einen Kohlendioxidsensor (300) der Kohlendioxidgehalt der Luft ermittelt wird und – abhängig davon als Kohlendioxidgröße (c) die Anstiegsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgehalts der Luft ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gefahrabwendungsmaßnahmen – ein Warnsignal angegeben wird und/oder Zwangsbelüftungsmaßnahmen des Raums im Kraftfahrzeug und/oder Maßnahmen zur Absenkung des Kohlendioxidgehaltes des Raums im Kraftfahrzeug und/oder Maßnahmen zur Absenkung der Raumtemperatur und/oder Maßnahmen zur Türentriegelung durchgeführt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefahrabwendungsmaßnahmen nur durchgeführt werden, wenn der Motor des Kraftfahrzeugs abgestellt ist.
  6. Vorrichtung zur Aktivierung und Durchführung von Gefahrabwendungsmaßnahmen für Lebewesen in einem Raum in einem Kraftfahrzeug, enthaltend – einen Kohlendioxidsensor (300) zur Ermittlung einer Kohlendioxidgröße, welche den Kohlendioxidgehalt oder die Anstiegsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgehalts der Luft in diesem Raum beschreibt, – einen Temperatursensor (200) zur Ermittlung einer die Raumtemperatur in diesem Raum repräsentierenden Temperaturgröße, dadurch gekennzeichnet, dass – Auswertemittel (900) vorhanden sind, mittels derer die Temperaturgröße mit einem Temperaturschwellenwert verglichen wird und – Gefahrabwendungsmittel (600, 700, 800), durch welche für den Fall, dass die Temperaturgröße einen Temperaturschwellenwert überschreitet, die Gefahrabwendungsmaßnahmen in Reaktion auf die Überschreitung des Temperaturschwellenwertes nur dann durchgeführt werden, wenn die Kohlendioxidgröße einen Kohlendioxidschwellenwert überschritten hat.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor in den Kohlendioxidsensor integriert ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kohlendioxidsensor um einen mikromechanischen, auf einem optischen Prinzip beruhenden Kohlendioxidsensor handelt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxidsensor zusätzlich zur Leckageüberwachung einer kohlendioxidbasierten Klimaanlage verwendet wird.
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