DE102007009672A1

DE102007009672A1 - Sensoranordnung für die Klimatisierung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102007009672A1
Application number: DE102007009672A
Authority: DE
Inventors: Johann Regensburger; Georg Bauer; Andreas Kramlich; Michael Reiser; Wolfgang Küchler
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: DE102007009672B4; US20090097529A1; US7841768B2; EP2007601A1; WO2007115652A1; EP2007601B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1) zur Ermittlung einer Innenraumtemperatur in einem Kraftfahrzeug die zumindest ein Teil eines Klimabedienteils (8) ist, bestehend aus einem geschlossenen Gehäuse (2, 3) mit zumindest einer Vorderwand (2) und einer Rückwand (3), wobei die Vorderwand (2) aus einem einen guten Wärmetransport gewährleistenden Werkstoff gefertigt und das Gehäuse (2, 3) mit einem wärmeisolierenden Mittel (7) gefüllt ist, einem ersten, an einer Rückseite der Vorderwand (2) befestigten Temperatursensor (4) und einem zweiten Temperatursensor (5), der zumindest in Bezug auf eine Auswertung der Innenraumtemperatur mit dem ersten Temperatursensor (4) zusammenwirkt, wobei der mindestens zweite Temperatursensor (5) auf einer der Rückseite der Vorderwand zugewandten Innenseite der Rückwand (3) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Ermittlung einer Innenraumtemperatur in einem Kraftfahrzeug, die zumindest ein Teil eines Klimabedienteils ist, bestehend aus einem geschlossenen Gehäuse mit zumindest einer Vorderwand und einer Rückwand, wobei die Vorderwand aus einem einen guten Wärmetransport gewährleistenden Werkstoff gefertigt und das Gehäuse mit einem wärmeisolierenden Mittel gefüllt ist, einem ersten, an einer Rückseite der Vorderwand befestigten Temperatursensor und einem zweiten Temperatursensor, der zumindest in Bezug auf eine Auswertung der Innenraumtemperatur mit dem ersten Temperatursensor zusammenwirkt.
Um eine voreinstellbare Temperatur in einem Innenraum eines Kraftfahrzeuges einstellen und auf einer Temperatur halten zu können, werden geregelte Klimaanlagen eingesetzt. Zur Erfassung des Ist-Wertes der Innenraumtemperatur werden hierbei verschiedenste Sensoren eingesetzt. Vielfach sind die Sensoren in die Klimabediengeräte der Kraftfahrzeuge, zur Bildung einer in sich geschlossenen Einheit, integriert. Zur Erfassung des tatsächlichen Ist-Wertes müssen hierzu unterschiedliche Einflüsse auf eine Sensoranordnung zur Erfassung der Ist-Temperatur berücksichtigt werden. So kann insbesondere eine unmittelbare Sonneneinstrahlung auf die Sensoranordnung den Messwert verfälschen, was wiederum zu einer ungenügenden Regulierung der Innenraumtemperatur führt. Neben der Sonneneinstrahlung ist die Luftzirkulation, die Temperatur peripherer Geräte wie auch die Körpertemperatur des Bedieners zu berücksichtigen und aus dem Messwert zur Erfassung der Innenraumtemperatur zu eliminieren.
Eine Sensoranordnung zur Erfassung der Ist-Raum-Temperatur ist in der EP 1 415 829 B1 offenbart. Auf den Offenbarungsgehalt der Druckschrift wird hiermit ausdrücklich und in vollem Umfang Bezug genommen. Die EP 1 415 829 B1 beschreibt eine Sensoranordnung zur Ermittlung der Innenraumtemperatur, wobei die Sensoranordnung an einer Außenseite eines Klimabedienteils einer Klimaanlage angebracht ist. Die Sensoranordnung besitzt einen Temperatursensor, der auf einer Rückseite einer Vorderwand der Sensoranordnung mit gutem thermischen Kontakt zur Vorderwand befestigt ist. Das Sensorgehäuse ist rückseitig durch ein wannenförmiges Kunststoffgehäuse zum Innenraum des Bedienteils geschlossen.
Durch die Anordnung eines Temperatursensors auf die Innenseite der Vorderwand ist einerseits eine thermische Kopplung gegeben und anderseits durch die gute thermische Leitfähigkeit der Vorderwand eine äußerst präzise Ermittlung einer Temperatur vor der Vorderwand, was wiederum einer Temperatur des Innenraums des Kraftfahrzeuges entspricht, gegeben.
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Sensoranordnung bereitzustellen, die eine Miniaturisierung des Sensors ermöglicht und die gleichzeitig eine genauere und schnellere Erfassung der Messwerte ohne Verwendung einer Sensorlüftereinheit, das heißt einer aktiven Sensorbelüftung, mit sich bringt. Darüber hinaus sollen Störeinflüsse durch den Sensor beeinflussende Wärmequellen eliminiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der mindestens zweite Temperatursensor in der Sensoranordnung auf einer der Rückseite der Vorderwand zugewandten Innenseite der Rückwand befestigt ist. Durch die Befestigung eines mindestens zweiten Temperatursensors im Inneren des Gehäuses der Sensoranordnung können Wärmequellen, die rückseitig auf die Sensoranordnung strahlen, temperaturmäßig erfasst und in einer nachgeschalteten Auswerteelektronik ausgewertet und zur genaueren Erfassung der Innenraumtemperatur herangezogen werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wird hierbei die unmittelbare Erwärmung des Gehäuses der Sensoranordnung erfasst, woraus die reale Wärmestrahlung auf den ersten Temperatursensor ermittelbar ist. Durch die Integration in das Gehäuse und die Erfassung der rückseitigen Strahlung der Rückwand des Gehäuses ist einerseits ein schnellerer Abgleich des ersten Temperatursensors möglich und die Sensoranordnung ist in ihren Abmaßen sehr viel geringer dimensionierbar.
In der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sind mit dem zweiten Temperatursensor periphere Geräte, wobei hierzu auch eine hinter dem Sensor angeordnete zum Klimabedienteil gehörige Leiterplatte gemeint ist, erfassbar. Bei Störungen, wie beispielsweise Sonnenschein, einem Finger auf der Sensoranordnung, kann durch einen Vergleich mit einer Energiebilanz und eine entsprechende Logik der Messwert auf Plausibilität überprüft werden und gegebenenfalls ersatzweise die theoretisch berechnete Temperatur als Grundlage für den Temperatur-Ist-Wert für die Klimaregelung herangezogen werden. Hierbei berechnet das Energiebilanzmodell die Innenraumtemperatur aus allen nötigen Sensor- und Betriebswerten, die im Steuergerät und im Bordnetz des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stehen. Derartige Betriebswerte sind beispielsweise die Außentemperatur, die Ausblastemperatur aus den Lüftungsöffnungen, die Luftverteilung, die Luftmenge, ein Sonnensensor, et cetera.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Prinzipskizzen und Diagrammen näher erläutert.
Es zeigt
1 den Schnitt durch ein Klimabediengerät oder eine Instrumententafel in einem Kraftfahrzeug, durch die erfindungsgemäß aufgebaute Sensoranordnung,
2 eine Detailansicht aus 2 gemäß II,
3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sensoranordnung gemäß dem Pfeil III und
4 ein Diagramm sowie eine dazugehörige Sensoranordnung in einem Funktionsbeispiel.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 als Oberflächensensor 1, eine Vorderwand 2, die Teil des Gehäuses des Oberflächensensors 1 ist, eine vornehmlich aus Kunststoff gefertigte Rückwand 3 als Gehäusehinterteil, einen ersten Temperatursensor 4 sowie eine zweiten Temperatursensor 5, eine flexible Leitung 6, wobei die flexible Leitung 6 mit den beiden Temperatursensoren 4, 5 verbunden ist und ein im Gehäuse 2, 3 befindliches wärmeisolierendes Mittel 7, das einerseits das Gehäuse 2, 3 ausfüllt und andererseits zwischen den Temperatursensoren 4, 5 isolierend wirkt. Der Oberflächensensor 1 ist bündig oder nahezu bündig in eine Blende 8 eines Bediengerätes einer Klimaanlage oder direkt in ein Armaturenbrett 8 integriert. Die Sensoranordnung 1 ist mittels Führungsrippen 9 in der Blende 8 gehalten. Hinter dem Oberflächensensor 1 im Inneren 10 des Klimabediengerätes ist eine Leiterplatte 11 dargestellt. Auf der Leiterplatte 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein weiterer Temperatursensor 12 befestigt.
Der Temperatursensor 4, der vornehmlich ein NTC-Widerstand ist, ist unmittelbar an der Rückseite der Vorderwand 2 befestigt. Ein weiterer NTC-Widerstand 5 als Temperatursensor 5 ist an einer, der Rückseite der Vorderwand 2 zugewandten Oberfläche der Rückwand 3 des Gehäuses des Oberflächensensors 1 befestigt. Zwischen den Temperatursensoren 4 und 5 ist ein Dämmstoff 7 in das Gehäuse eingebaut. Der Dämmstoff 7 verhindert, dass eine Wärmestrahlung von der Rückseite des Gehäuses zum ersten Temperatursensor 4 gelangt und verbessert somit die Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung 1.
Die Temperaturstrahlung rührt von peripheren Geräten im Kraftfahrzeug her und wird vornehmlich von einer hinter dem Oberflächensensor 1 angeordneten Leiterplatte 11 ausgestrahlt, wobei die Wärmestrahlung W in Richtung des Pfeils W auf den Oberflächensensor 1 gelangt. Derartige Leiterplatten 11 werden üblicherweise bis zu 40°C warm und erwärmen somit das Gehäusehinterteil 3 der Sensoranordnung 1, wodurch der Messwert des ersten Temperatursensors 4 beeinträchtigbar ist. Die Beeinträchtigung wird einerseits durch den Einsatz eines Dämmstoffes 7 im Inneren des Oberflächensensors verhindert und andererseits durch die Erfassung der Temperatur des zweiten Temperatursensors 5 elektronisch erfasst und bei der Auswertung berücksichtigt. Mögliche Dämmstoffe 7 sind hierbei PU-Schaum, Silikon-Schaum, Glashohlkugeln oder Keramikhohlkugeln.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ergibt sich dann, wenn ein weiterer Temperatursensor 12 in unmittelbarer Nähe der Sensoranordnung 1 befestigt ist. Es ist somit die Möglichkeit gegeben, die Temperatur der Leiterplatte 11 oder eines anderen peripheren Gerätes in der Nähe der Sensoranordnung 1 unmittelbar zu erfassen und bei der Auswertung und Ermittlung der Innenraumtemperatur vor der Blende 8 zu berücksichtigen. Hierbei sei angemerkt, dass es erfindungsgemäß natürlich auch vorstellbar ist, den zweiten oder einen weiteren zusätzlichen Temperatursensor im Gehäuse 2, 3 auf einer Innenseite des Gehäusehinterteils 3, derart zu befestigen, dass weitere den Sensor 1 umgebende Wärmequellen erfassbar sind.
Die Vorderwand 2, wird vornehmlich aus einem Werkstoff gefertigt, der eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt. Ein Beispiel hierfür ist beispielsweise Metall, und insbesondere Aluminium und Kupfer. Der erste Temperatursensor 4 ist auf der Rückseite der Vorderwand 2 befestigt, wie auch im Stand der Technik beschrieben, auf den hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Um sämtliche Störeinflüsse auf die Vorderwand 2 auszuschließen oder zu mindest zu minimieren, wird die Vorderwand 2 auf Auflagedomen 13 mit Abstand zur Rückwand 3 gehalten. Deutlich zu erkennen ist dies in der 2. Die 2 zeigt hierbei eine Detailansicht gemäß II aus der 1. Die Vorderwand 2 wird einerseits über regelmäßig an der Rückwand 3 angebrachte Aufnahmedomen 13 in einem Abstand von ca. 0,15 mm von der Rückwand 3 gehalten. Um auch die Einflüsse des Armaturenbrettes oder der Blende 8 der Klimabediengerätes zu eliminieren oder zumindest zu minimieren wird die Vorderwand 2, die sich in diesem Ausführungsbeispiel einerseits über die Seitenwände der Rückwand 3 hinaus erstreckt und die Seitenwände der Rückwand 3 vollumfänglich umschließen, in Führungsrippen 14, die an der Rückwand 3 befestigt oder einstückig aus dieser geformt sind, gehalten. Die die Rückwand 3 umschließenden Bereiche 15 der Vorderwand 2 werden durch die Führungsrippen 14 etwa 0,1 mm von der Blende 8 entfernt gehalten. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, auf die Auflagedome 13 gänzlich zu verzichten und die Vorderwand 2 ausschließlich an den Führungsrippen 14 zu befestigen, was eine verbesserte thermische Entkopplung bewirkt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Sensoranordnung 1 zylindrisch ausgebildet ist, ist in der 3 dargestellt. Die 3 zeigt eine Ansicht auf einen Oberflächensensor 1 aus Sicht des Pfeils III der 1. Deutlich zu erkennen ist die Positionierung der Vorderwand 2 durch die Aufnahmedome 13 und die Führungsrippen 14 in Bezug auf den Abstand zur Blende 8.
In der 4 ist die prinzipielle Funktion einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 in einem Diagramm und einem Prinzipbild dargestellt. Wird beispielsweise, wie im oberen Teil der 4 dargestellt, die Sensoranordnung 1 unmittelbar durch eine Sonneneinstrahlung S beaufschlagt, so ändert sich die Temperatur des Widerstandes 4 schlagartig, was im Diagramm als Anstieg der Kurve NTC 1 dargestellt ist. Diesem starken unmittelbaren Einfluss der Sonneneinstrahlung S folgt der im hinteren Teil, das heißt hinter dem Dämmstoff 7 angeordnete zweite Temperatursensor 5, NTC 2 nur mittelbar, wodurch eine Auswertung dahingehend ermöglicht ist, das es sich um eine temporäre unmittelbare Sonneneinstrahlung handelt. Bedingt durch die sehr gute Wärmeleitfähigkeit der Vorderwand 2 ändert sich die Temperatur im Temperatursensor 4 ebenfalls wieder schlagartig nachdem die Sonneneinstrahlung S aufhört, was im Diagramm mit einem Abfall der Kurve NTC 1 wiedergegeben ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, temporäre Einflüsse auf die Sensoranordnung 1 zu berücksichtigen und in einer nachgeschalteten Auswerteelektronik als Sonneneinstrahlung zu erfassen.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß natürlich möglich mehrere Temperatursensoren 5, 11 zum einen im Gehäuse der Sensoranordnung 1 anzuordnen, wie auch in der Peripherie des Sensors 1 zu befestigen. Zur Anpassung an das Klimabediengerät oder das Interieur des Fahrzeuges, ist es erfindungsgemäß vorstellbar, die Vorderwand zumindest auf der dem Fahrzeugführer gewandten Seite zu lackieren oder somit optisch anzupassen.

Claims

Sensoranordnung (1) zur Ermittlung einer Innenraumtemperatur in einem Kraftfahrzeug, die zumindest ein Teil eines Klimabedienteils (8) ist, bestehend aus einem geschlossenen Gehäuse (2, 3) mit zumindest einer Vorderwand (2) und einer Rückwand (3) wobei die Vorderwand (2) aus einem einen guten Wärmetransport gewährleistenden Werkstoff gefertigt und das Gehäuse (2, 3) mit einem wärmeisolierenden Mittel (7) gefüllt ist, einem ersten an einer Rückseite der Vorderwand (2) befestigten Temperatursensor (4) und einem zweiten Temperatursensor (5), der zumindest in Bezug auf eine Auswertung der Innenraumtemperatur mit dem ersten Temperatursensor (4) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens zweite Temperatursensor (5) auf einer der Rückseite der Vorderwand (2) zugewandten Innenseite der Rückwand (3) befestigt ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Temperatursensor (12) im Bereich des Gehäuses (2, 3) im Klimabedienteil (8) befestigt ist, so dass eine Wärmestrahlung (W) auf das Gehäuse (2, 3) erfassbar ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte (11) im Inneren des Klimabedienteils (8) und zumindest bereichsweise hinter der Sensoranordnung (1) befestigt ist und das der weitere Temperatursensor (12) auf der Leiterplatte (11) aufgenommen ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1) in einer Öffnung (16) des Klimabedienteils (8) gehalten ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand in regelmäßigem Abstand voneinander beabstandete Auflagedome (13) besitzt und die Vorderwand (2) auf den Auflagedomen (13) aufliegt und umfänglich über die Rückwand (3) hinausragt oder hinausragt und zumindest eine Seitenwand der Rückwand (3) umschließt.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (3) ein einseitig geschlossener Zylinder ist und die Vorderwand (2) mittels der Auflagedome (13) in einem gleichmäßigen Abstand von etwa 0,15 mm vom offenen Ende des Zylinders gehalten und über am äußeren Umfang des Zylinders (3) befindliche Führungsrippen (9) zentriert und mit Abstand von der Öffnung gehalten ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (2) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, gebildet ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (2) zumindest in Richtung des Innenraums des Kraftfahrzeuges lackiert ist.