DE102005011053A1

DE102005011053A1 - Sonnensensor in MID-Technik

Info

Publication number: DE102005011053A1
Application number: DE102005011053A
Authority: DE
Inventors: Martin Jeitner; Thomas Ofenhitzer
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-21
Also published as: US20080087079A1; US7546766B2; WO2006094656A1; JP2008533708A; EP1859238A1

Abstract

Sensoranordnung (1, 12) in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung mit mindestens einem elektrooptischen Bauelement (2, 3, 14), das auf einem ein- oder mehrteiligen Träger (4, 13) in MID-Technik befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung.

Sonnensensoren werden oftmals in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei die detektierte Sonneneinstrahlung neben anderen Maßnahmen zur Regelung einer Klimaanlage verwendet wird. In einem Sonnensensor werden elektro-optische Bauelemente wie beispielsweise Photodioden auf einer Leiterplatine ausgerichtet und in dieser Position mit der Platine verbunden, um so eine gewünschte räumliche Anordnung der Bauelemente zu erreichen. Diese Vorgehensweise weist jedoch den Nachteil auf, dass der Vorgang des Ausrichtens und Befestigens beziehungsweise Kontaktierens sehr zeit- und damit kostenaufwändig ist. Des Weiteren haftet der Ausrichtung eine Ungenauigkeit an, weshalb die auf diese Art und Weise produzierten Baugruppen Streuungen in ihren Detektions-Charakteristiken aufweisen, die über die Toleranzen der eingesetzten Bauelemente hinausgehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sensoranordnung anzugeben, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und in der die elektro-optischen Bauelemente leicht, präzise und reproduzierbar montierbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sensoranordnung, die gekennzeichnet ist durch mindestens ein elektro-optisches Bauelement, das auf einem ein- oder mehrteiligen Träger in MID-Technik befestigt ist.

MID (Molded Interconnect Device) beschreibt eine Technologie, bei der Leiterbahnen in Formteile wie beispielsweise Spritzgußteile eingebettet sind. Es ergeben sich räumliche Träger, die direkt mit Bauteilen bestückt werden können. Bei diesen Bauteilen handelt es sich gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen um elektro-optische Bauelemente zur Erfassung der einfallenden Sonnenstrahlung, die beispielsweise als Photodiode, Solarzelle oder Photoelement ausgebildet sein können.

Die Verwendung eines Trägers in MID-Technik bietet den Vorteil, dass elektro-optische Bauelemente exakt und reproduzierbar von den Trägern aufgenommen werden können. Ist der MID-Träger mehrteilig ausgeführt, so kann die Sensoranordnung modularisiert werden, wodurch eine Montage und gegebenenfalls eine Wartung der Sensoranordnung einfach und kostengünstig durchführbar ist. Es ist vorstellbar, die Sensoranordnung in der Weise modular auszuführen, dass die elektro-optischen Bauelemente und sonstige Baugruppen auf mehrere Trägerteile verteilt sind und somit separat montiert bzw. ausgetauscht werden können.

Es ist vorstellbar, dass das elektro-optische Bauelement oder die elektro-optischen Bauelemente gegenüber einer ebenen Grundfläche des MID-Trägers geneigt angeordnet sind. Dies ermöglicht die Einstellung eines Anstellwinkels des Bauelements oder der Bauelemente gegenüber der Grundfläche des Trägers, wodurch sich beispielsweise Anpassungsmöglichkeiten der Sensoranordnung je nach geplanter Einbauposition im Kraftfahrzeug ergeben. Wird die Sensoranordnung beispielsweise im Bereich des Armaturenbretts eines Kraftfahrzeugs eingebaut, so ist es vorstellbar, dass die Grundfläche des MID-Trägers eine zum Armaturenbrett parallele Ebene darstellt. Somit lassen sich der Sensor oder die Sensoren in Bezug auf das Armaturenbrett und damit auch in Bezug auf das Kraftfahrzeug ausrichten.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Sensoranordnung gekennzeichnet durch mindestens zwei elektro-optische Bauelemente auf dem MID-Träger, wobei die Oberflächen der elektro-optischen Bauelemente gegeneinander geneigt angeordnet sind. Die Senkrechten auf die Bauelementoberflächen sind somit zueinander nicht parallel. Diese Anordnung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die Einfallsrichtung der Sonnenstrahlung einfacher detektierbar ist. Es ist eine Unterteilung des detektierten Einfallsbereichs des Sonnenlichts in Sektoren gegeben, die mit Hilfe einer entsprechenden Auswerteelektronik auswertbar ist, beispielsweise um die Einfallsrichtung der Sonneneinstrahlung zu ermitteln.

In einer weiteren Ausgestaltungsform weist die Sensoranordnung einen in den MID-Träger integrierten Anschluss zur Aufnahme eines Steckers oder einer sonstigen elektrischen Kontaktierung auf. Bei dieser handelt es sich beispielsweise um Ausnehmungen, die mit Kontakstiften zusammenwirken. Sind diese Kontaktstifte auf einer Platine angeordnet, lässt sich die Sensoranordnung einfach auf die Platine aufstecken. Der Anschluss vereinfacht die Montage oder den Austausch der Sensoranordnung und umgeht die Notwendigkeit einer nach außen geführten Anschlussmöglichkeit wie einen an ein Kabel angeschlossenen Stecker. Über den integrierten Anschluss kann die Sensoranordnung direkt mit der Kraftfahrzeugelektronik verbunden werden, beispielsweise über einen Datenbus des Fahrzeugs. Weiterhin ist es möglich, dass der Anschluss in Form von Kontaktstiften als Bestandteil des MID-Trägers ausgebildet ist, die mit einer Platine, einem Stecker oder einer sonstigen Baugruppe zusammenwirken. Die Kontaktstifte können einfach aus dem MID-Material selber geformt sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist der MID-Träger mehrteilig ausgebildet. Dabei sind die einzelnen Teile derart miteinander verbunden, dass sie gegeneinander verstellbar sind. Dies ermöglicht beispielsweise eine exakte Ausrichtung der Sensoranordnung im Kraftfahrzeug. Das Verstellen kann jedoch auch während des Betriebs der Sensoranordnung vorgenommen werden, beispielsweise zur Nachführung des elektro-optischen Bauelements beziehungsweise der elektro-optischen Bauelemente. Die Verstellbarkeit ist dabei sowohl rotatorisch als auch translatorisch möglich, wodurch sich universelle Anpassungsmöglichkeiten in allen Freiheitsgraden ergeben. Das Verstellen erfolgt hierbei motorisch oder auch manuell.

Weiterhin ist es möglich, dass mindestens ein Temperatursensor auf dem MID-Träger angeordnet ist. Dies ermöglicht es, mit der Sensoranordnung neben der Sonneneinstrahlung auch die Temperatur zu erfassen. Diese Information ist insbesondere zur Regelung einer Klimaanlage vorteilhaft.

In vorteilhafter Weise ist die Sensoranordnung gekennzeichnet durch zusätzliche, mit dem MID-Träger verbundene elektrische oder elektronische Bauteile. Anhand dieser Bauteile ist es beispielsweise möglich, die elektro-optischen Bauelemente zu kalibrieren oder deren Ausgangssignale derart aufzubereiten, dass die Sensoranordnung direkt an das elektronische System des Kraftfahrzeugs anschließbar ist. Es ist ebenfalls vorstellbar, den MID-Träger direkt auf einer Leiterplatine zu befestigen, um einen möglichst kurzen Signalweg zu erzielen und somit eine mögliche Verfälschung der Messsignale zu vermindern oder zu unterbinden.

In einer weiteren Ausgestaltungsform weist die Sensoranordnung eine über dem elektrooptischen Bauelement angeordnete Streukappe zur Streuung des einfallenden Lichts auf. Eine derartige Streukappe, wie sie beispielsweise in der DE 103 23 709 A1 beschrieben wird, ermöglicht es unter anderem, dass das Sonnenlicht auch bei flachem Einfallswinkel auf die elektro-optischen Bauelemente trifft.

In vorteilhafter Weise weist der MID-Träger mechanische Mittel auf, mit denen die Sensoranordnung im Kraftfahrzeug und/oder ein Mittel wie eine Streukappe oder eine Abdeckung an der Sensoranordnung befestigbar ist. Dadurch, dass es sich bei dem MID- Träger im Wesentlichen um ein Spritzgußteil handelt, kann dieser mit mechanischen Mitteln wie Ausnehmungen, Vorsprüngen, Haltemitteln oder dergleichen versehen werden. Somit ist es möglich, die Sensoranordnung ohne weitere Bauteile im Kraftfahrzeug zu befestigen sowie die Streukappe oder eine Abdeckung mit der Sensoranordnung zu verbinden. Dadurch wird eine weitere Vereinfachung der Montage beziehungsweise einer eventuell notwendigen Reparatur der Sensoranordnung oder von Teilen der Sensoranordnung ermöglicht.

Anhand zweier Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Sensoranordnung in räumlicher Darstellung und
2 eine Explosionsdarstellung einer weiteren Sensoranordnung.
Die Sensoranordnung 1 in 1 besteht im Wesentlichen aus einem Träger 4 in MID-Technik, der mit Leiterbahnen 9 versehen ist, und zwei Photodioden 2 und 3. Die ebene Grundfläche 6 des MID-Trägers 4 liegt parallel zu der XY-Ebene. Die Photodioden 2 und 3 sind gegeneinander geneigt angeordnet, wobei im vorliegenden Beispiel eine bezüglich der XZ-Ebene symmetrische Anordnung dargestellt ist. Die Photodioden 2 und 3 sind zusätzlich gegenüber der ebenen Grundfläche 6 des MID-Trägers 4 geneigt angeordnet. Aufgrund dieser räumlichen Ausrichtung, die durch den MID-Träger 4 besonders effizient realisiert werden kann, ist eine verbesserte Richtungsauswertung der einfallenden Sonnenstrahlung möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind auf einem Steg 7 des MID-Trägers 4 in der Figur nicht dargestellte Widerstände angebracht, mit denen die Photodioden 2 und 3 kalibriert werden können. In einer Fläche 5 des MID-Trägers 4 sind Ausnehmungen 8 vorgesehen, die notwendig sind, um einen leitenden Übergang zur der Fläche 5 gegenüberliegenden Rückseite des MID-Trägers 4 herzustellen. Dort sind Kontakstifte angeordnet, die über die Wandungen der Ausnehmungen 8 elektrisch mit Leiterbahnen 9 auf der Vorderseite verbunden sind. Mittels der Kontaktstifte wird ein elektrischer Kontakt mit einem nicht dargestellten Anschlussstecker hergestellt. Somit wird die Sensoranordnung 1 durch einfaches Einstecken eines Steckers mit der Bordelektronik eines Kraftfahrzeugs verbunden.
Mittels der Vorsprünge 10 kann eine nicht dargestellte Abdeckkappe an der Sensoranordnung 1 angebracht werden. Ebenfalls nicht dargestellt sind weitere Ausnehmungen bzw. Vorsprünge, mit denen die Sensoranordnung im Einsatzbereich befestigt wird.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer weiteren Sensoranordnung 11. Der MID-Träger 12 ist mit einer Photodiode 13, einem Temperatursensor 14 sowie Widerständen 15 und 16 bestückt. Der MID-Träger 12 weist nicht dargestellte Vorsprünge auf, in die eine Streukappe 17 eingeclipst wird. Dadurch wird eine einfache Montier- und Wartbarkeit gewährleistet, zu der kein oder nur wenig Werkzeug notwendig ist.
Der MID-Träger 12 wird in einem Gehäuse 18 befestigt und von einer Abdeckkappe 19 geschützt. Diese weist Belüftungsschlitze 20 auf, durch die der Temperatursensor 14 in thermischem Kontakt mit der Umgebung steht. Durch das Gehäuse 18 werden Kontaktstifte 21 geschoben, mit denen eine elektrische Verbindung zum MID-Träger 12 hergestellt wird.
Selbstverständlich können Komponenten wie der Temperatursensor 14, die Widerstände 15 bzw. 16 oder die Streukappe 17 weggelassen werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
Die Erfindung ist nicht auf die in dem Ausführungsbeispiel angegebenen Ausführungsformen beschränkt. Dies betrifft insbesondere die Art, Anzahl und räumliche Anordnung der elektrooptischen Bauelemente. Des Weiteren kann der MID-Träger mit zusätzlichen elektrischen oder elektronischen Bauteilen oder Baugruppen bestückt sein, beispielsweise Signalverstärkern, Analog-Digital-Wandlern oder weiteren Sensoren.

Claims

Sensoranordnung (1, 12) in einem Kraftfahrzeug zur Ermittlung einer auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung, gekennzeichnet durch mindestens ein elektro-optisches Bauelement (2, 3, 14), das auf einem ein- oder mehrteiligen Träger (4, 13) in MID-Technik befestigt ist.
Sensoranordnung (1, 12) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei elektro-optische Bauelemente (2, 3) auf dem MID-Träger, wobei die Oberflächen der elektro-optischen bauelemente (2, 3) gegeneinander geneigt angeordnet sind.
Sensoranordnung (1, 12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektro-optische Bauelement oder die elektro-optischen Bauelemente (2, 3) gegenüber einer ebenen Grundfläche (6) des MID-Trägers (4) geneigt angeordnet sind.
Sensoranordnung (1, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen in den MID-Träger (4) integrierten Anschluss zur Aufnahme eines Steckers oder einer sonstigen elektrischen Kontaktierung.
Sensoranordnung (1, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrteiliger Ausgestaltung des MID-Trägers (4) die Teile derart miteinander verbunden sind, dass sie gegeneinander verstellbar sind.
Sensoranordnung (1, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperatursensor (15) auf dem MID-Träger (13).
Sensoranordnung (1, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zusätzliche, mit dem MID-Träger (13) verbundene elektrische oder elektronische Bauteile (16, 17).
Sensoranordnung (1, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine über dem elektro-optischen Bauelement (14) angeordnete Streukappe (18) zur Streuung des einfallenden Lichts.
Sensoranordnung (1, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der MID-Träger (4, 13) mechanische Mittel (10) aufweist, mit denen die Sensoranordnung (1, 12) im Kraftfahrzeug und/oder ein Mittel wie eine Streukappe (18) oder eine Abdeckung an der Sensoranordnung (12) befestigbar ist.