DE102008059553B4

DE102008059553B4 - Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008059553B4
Application number: DE102008059553A
Authority: DE
Inventors: Christoph Ruf
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2028-11-29
Also published as: DE102008059553A1

Abstract

Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur in einem Fahrzeug, bei dem – eine Sollwert-Innenraumtemperatur eingestellt wird, – eine Istwert-Innenraumtemperatur oder eine Istwert-Oberflächentemperatur eines Insassen messtechnisch und/oder rechnerisch ermittelt wird, – die Sollwert-Innenraumtemperatur mit der Istwert-Innenraumtemperatur bzw. Istwert-Oberflächentemperatur verglichen wird und – eine zumindest die Temperatur und vorzugsweise auch die Verteilung und/oder die Feuchtigkeit von dem Innenraum zuzuführender Luft beeinflussende Fahrzeug-Klimaanlage zur Regelung der Istwert-Innenraumtemperatur bzw. Istwert-Oberflächentemperatur auf die Sollwert-Innenraumtemperatur angesteuert wird, und zwar insbesondere unter Berücksichtigung von Störeinflüssen wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, Außentemperatur und/oder anderen sich auf die Innenraumtemperatur auswirkenden physikalischen Parametern, dadurch gekennzeichnet, – dass bei Existenz einer die Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung mindestens eines Insassen im Fahrzeuginnenraum beschreibenden elektronischen Informationsquelle eine Leseeinheit diese Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung berührungslos identifiziert und – dass die Fahrzeug-Klimaanlage in Abhängigkeit von der identifizierten Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur in einem Fahrzeug, bei dem es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handelt.
Heutige in Fahrzeugen im Einsatz befindliche Innenraumtemperaturregelungen greifen zur Erfassung der physikalischen Einflussgrößen auf eine Anzahl von Sensoren zurück. So werden charakteristisch Temperaturfühler für die Erfassung der Außentemperatur wie auch Temperaturfühler für die Erfassung der Innenraumtemperatur eingesetzt, wobei es sich bei den letztgenannten Temperaturfühlern auch um Oberflächentemperatursensoren (z. B. sogenannte Thermopiles) handeln kann. Ferner werden Störeinflüsse wie beispielsweise die Sonneneinstrahlung durch Sonnensensoren erfasst.
Die bekannten Innenraumtemperaturregelungen bzw. Kfz-Klimaanlagen berücksichtigen als Einfluss auf das thermische Wohlbefinden der Insassen lediglich physikalische, unmittelbar erfassbare Einflussgrößen.
Ferner ist es bekannt, Klimaanlagen in Fahrzeugen in Abhängigkeit von physiologischen Einflüssen zu steuern. Beispiele hierfür finden sich in DE 42 14 702 C2 , DE 198 29 143 C1 und DE 10 2006 054 012 A1 .
Aus DE 10 2005 042 830 A1 ist es ferner bekannt, klimatechnisch relevante Parameter einer Fahrzeug-Klimaanlage in Abhängigkeit von benutzerspezifischen Einstellungen von fahrzeuginternen Funktionen und/oder Geräten vorzunehmen, wobei die Klimaregelung in Abhängigkeit von persönlichen Benutzerprofilen erfolgt. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt aber keine automatische Erkennung persönlicher Faktoren, die Einfluss auf die Klimatisierung im Fahrzeug haben könnten.
In DE 10 2005 017 829 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage unter Berücksichtigung der Temperatur der Fahrgastkleidung beschrieben.
DE 103 20 829 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Kfz-Klimaanlage in Abhängigkeit der durch Sensoren ermittelten Art der Bekleidung eines Fahrzeuginsassen.
Ferner ist aus WO 2006/087888 A1 der Betrieb einer Klimaanlage eines Fahrzeuges in Abhängigkeit von der durch eine elektronische Informationsquelle signalisierten Anwesenheit eines Kleinkindes bzw. Haustieres im Fahrzeug bekannt. Dieses bekannte Verfahren dient dazu, ein beispielsweise tagsüber der Sonneneinstrahlung ausgesetztes Fahrzeug automatisch zu kühlen, sofern sich ein Kleinkind bzw. anderes Lebewesen im Fahrzeug befindet.
Schließlich ist es aus WO 2005/092177 A1 bekannt, eine Raumklimatisierung in Abhängigkeit von der von den Personen persönlich empfundenen Temperatur zu regeln. Zu diesem Zweck führt die Person einen entsprechenden Temperatursensor mit sich, in Abhängigkeit von dessen Messwert die Temperaturregelung erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur in einem Fahrzeug anzugeben, bei dem personengebundene Faktoren in die Innenraumtemperaturregelung mit einbezogen und berücksichtigt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Bei der Erfindung wird von einer Innenraumtemperaturregelung einer Fahrzeug-Klimaanlage ausgegangen, bei der eine Sollwert-Innenraumtemperatur eingestellt wird (und zwar durch Vorgabe durch die Insassen) und der Istwert der Innenraumtemperatur ermittelt wird. Alternativ kann statt des Istwerts der Innenraumtemperatur auch die Oberflächentemperatur beispielsweise der Fahrgäste ermittelt werden. Neben einer messtechnischen Ermittlung dieser Werte können diese auch messtechnisch und rechnerisch ermittelt werden.
Die Innenraumtemperaturregelung weist einen Innenraumtemperaturregler auf, dem die Differenz aus Sollwert und Istwert der Innenraumtemperatur zugeführt wird. In Abhängigkeit von der Differenz beider Werte wird die Fahrzeug-Klimaanlage entsprechend angesteuert, indem die Temperatur der dem Innenraum zuzuführenden Luft und deren Verteilung entsprechend gesteuert wird. Zusätzlich ist es auch möglich, die Feuchtigkeit der dem Innenraum zuzuführenden Luft zu steuern. Bei der Fahrzeug-Klimaanlage werden im Regelfall auch Störeinflüsse wie beispielsweise die Sonneneinstrahlung, die Außentemperatur und/oder andere sich auf die Innenraumtemperatur auswirkende Parameter berücksichtigt.
Erfindungsgemäß wird nun zusätzlich zu den zuvor genannten Größen und Parametern auch die Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung mindestens eines Insassen berücksichtigt. Diese personenbezogenen Größen werden berührungslos erfasst, indem eine mit der Bekleidung mitgeführte Informationsquelle, die die Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung identifiziert, berührungslos mit Hilfe einer (Detektions) Leseeinheit abgefragt wird. Diese Detektionsleseeinheit kann, muss aber nicht Bestandteil des Klimasteuergeräts sein. Die Fahrzeug-Klimaanlage wird dann, wenn die Detektionsleseeinheit eine derartige Informationsquelle detektiert und ausgelesen hat, in Abhängigkeit von den detektierten Informationen betrieben.
Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, die Klimatisierung eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Art und Weise der Bekleidung der Insassen zu regeln bzw. zu steuern. Insbesondere wird in Abhängigkeit der Bekleidung und deren Beschaffenheit der eingestellte Sollwert für die Innenraumtemperatur angehoben bzw. abgesenkt. So würde man beispielsweise während der kalten Jahreszeit den Sollwert für die Innenraumtemperatur anheben, wenn die Insassen bzw. mindestens der Fahrer in Bezug auf die Jahreszeit relativ dünn bekleidet ist. Umgekehrt würde man während der wärmeren Jahreszeiten bei für die Jahreszeit zu dicker Bekleidung den Sollwert für die Innenraumtemperatur eher absenken. Auch kann der sogenannte Pulldown-Betrieb während der heißen Sommermonate, bei dem der auf Grund beispielsweise der Sonneneinstrahlung stark aufgeheizte Innenraum des Fahrzeuges schnell abgekühlt wird, entsprechend der Bekleidung der Fahrzeuginsassen gesteuert werden.
Die Informationsquelle wird im Regelfall von einem RFID-Element bzw. RFID-Tag oder Smart-Tag zur Verfügung gestellt, wobei die Information in einem Speicher dieses Elements bzw. Tags abgelegt ist. RFID-Tags können darüber hinaus in Kombination mit Sensoren wie beispielsweise Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren betrieben werden, wobei beispielsweise der Feuchtigkeitssensor angibt, ob die Bekleidung insbesondere auf Grund von Regen oder aber infolge sportlicher Betätigung auf Grund von Schweißausbruch feucht ist. Mit Hilfe eines Temperatursensors kann darüber hinaus die Temperatur der Bekleidung gemessen und damit eine Aussage über das Wohlbefinden der die Kleidung tragenden Person gemacht werden. Ferner kann die Temperatur des Bekleidungsstücks anzeigen, ob das Bekleidungsstück, ohne getragen zu werden, im Innenraum des Fahrzeuges positioniert ist, oder ob das Bekleidungsstück gerade getragen wird, was durch eine erhöhte Temperatur und insbesondere durch Anzeige einer Temperatur, die nahe der Körpertemperatur einer Person ist, angezeigt werden kann. Die Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Kleidung kann auch Aufschluss über den Grad der körperlichen Betätigung des Insassen vor dem Einsteigen ins Fahrzeug geben, so dass die Klimaanlage entsprechend diesen Parametern betrieben wird, um beispielsweise die Umfeldbehaglichkeit der Insassen zu verbessern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Bei der Erfindung geht es um die Innenraumtemperaturregelung in Fahrzeugen und insbesondere der Innenraumtemperaturregelung unter Berücksichtigung individueller, personenabhängiger Faktoren bei der Bestimmung/Änderung des Temperatur-Sollwertes. Mit der Erfindung wird eine physiologisch optimale Temperaturregelung in einem Fahrzeug ermöglicht, wobei personengebundene Faktoren wie die Kleidung und der Aktivitätsgrad vor Besteigen des Fahrzeuges (was durch eine gewisse Feuchtigkeit der Bekleidung indiziert sein kann) berücksichtigt werden.
Mit der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem neben den physikalischen Einflüssen zusätzliche für die thermische Behaglichkeit wichtige physiologische und intermediäre Einflüsse erfasst und berücksichtigt werden.
Um eine kontinuierliche thermische Behaglichkeit aufrecht zu erhalten, muss die Klimaregelung auf eine Vielzahl von Einflussgrößen reagieren.
Der Mensch kann sich in einem gewissen Rahmen wechselnden äußeren Luftumständen anpassen (akklimatisieren). Es gibt aber einen Bereich, in dem er sich am wohlsten fühlt. Damit ist das thermische Gleichgewicht des Körpers bei verschiedenen physikalischen Umwelteinflüssen gemeint. Strenge Grenzen gibt es allerdings für diesen Bereich nicht, da eine große Anzahl anderer Faktoren abweichend von den unmittelbaren Umgebungsbedingungen einen Einfluss auf die Behaglichkeit ausüben.
In Bezug auf die thermische Behaglichkeit unterscheidet man zunächst zwischen physikalischen, physiologischen und intermediären Einflüssen.
Physikalische Einflüsse

Lufttemperatur, Umschließungsflächentemperatur, Luftbewegung, Luftfeuchtigkeit, Luftzusammenstellung, Luftdruck, aber auch optische und akustische Reize

Physiologische Einflüsse

Alter, Geschlecht, Nahrungsaufnahme, Gesundheitszustand, Konstitution, aber auch ethnische Einflüsse

Intermediäre Einflüsse

Kleidung, Art der Tätigkeit, Akklimatisation oder die Jahreszeit

Man unterscheidet in Hinblick auf den Einfluss zur thermischen Behaglichkeit zwischen primären, d. h. dominanten Faktoren und sekundären Faktoren.
Primäre, dominante Faktoren sind die physikalischen Einflüsse Lufttemperatur, Umschließungsflächentemperatur, Luftbewegung sowie Luftfeuchtigkeit und die intermediären Einflüsse Kleidung und Art der Tätigkeit.
Die heutigen typischen Fahrzeug-(Innenraum-)Temperaturregelungen berücksichtigen für die Klimatisierung nur die physikalisch erfassbaren Größen.
Bei gleicher Regelphilosophie unterscheidet sich das thermische Empfinden jedoch sehr unterschiedlich, wenn z. B. ein Passagier von einem sportlichen Ereignis, z. B. einem Lauf, in das Fahrzeug steigt, oder in einem anderen Fall von einem leichten Spaziergang zurückkehrt. Ebenso verhält es sich mit unterschiedlicher Kleidung. In einen Parker oder Pelzmantel gekleidet hat der Passagier ein anderes thermisches Empfinden als in einem T-Shirt.
Das erfindungsgemäße Verfahren will dem Rechnung tragen, indem zusätzlich zu den physikalischen Einflüssen auch die intermediären Einflüsse berücksichtigt werden. Dazu kommt erfindungsgemäß ein Verfahren zur automatischen Identifizierung von Kleidungsstücken, Gegenständen (und Lebewesen) zum Einsatz, wobei die Identifizierung mit sogenannten RFID(Radio Frequency Identification-)Tags erfolgen kann.
Anhand der damit bekannt werdenden Informationen kann sich die Regelung auf den Passagier individuell anpassen.
Eine beispielhafte Ausführung der Vorrichtung verfügt über ein elektronisches Steuergerät 2, welches vorzugsweise mit Induktionsspulen ein elektromagnetisches Wechselfeld geringer Reichweite erzeugt. Ein passiver Transponder 1, der sich an einem oder mehreren Kleidungsstücken befindet, verfügt über eine Antenne, in welcher das abgestrahlte Feld einen Induktionsstrom entstehen lässt. Dieser wird genutzt, um den Transponder 1 mit Energie zu versorgen.
Der so aktivierte Transponder 1 empfängt Befehle vom Steuergerät, die dieses in sein elektromagnetisches Feld moduliert. Der Transponder 1 erzeugt eine Antwort und überträgt diese durch eine modulierte Feldschwächung.
Das Steuergerät 2 kann Bestandteil der Temperaturregeleinheit sein, aber auch als separate Einheit oder Bestandteil eines anderen Steuergerätes die erforderlichen Daten mit der Temperaturregeleinheit austauschen.
Neben der Information, die ein solches Verfahren zur Verfügung stellt, wie z. B. der Oberbekleidung (T-Shirt, Mantel, Pullover etc.), können RFID-Tags auch über Sensoren verfügen, die Informationen wie die Feuchtigkeit der Kleidung als Indiz einer körperlichen Anstrengung wiedergeben.
Weiterhin ist es denkbar, dass Tiere an bestimmten Positionen im Fahrzeug erkannt werden können, und damit eine entsprechend angepasste Regelung, wie z. B. keine Luft in den Fußraum, eingestellt wird.

Claims

Verfahren zur Regelung der Innenraumtemperatur in einem Fahrzeug, bei dem – eine Sollwert-Innenraumtemperatur eingestellt wird, – eine Istwert-Innenraumtemperatur oder eine Istwert-Oberflächentemperatur eines Insassen messtechnisch und/oder rechnerisch ermittelt wird, – die Sollwert-Innenraumtemperatur mit der Istwert-Innenraumtemperatur bzw. Istwert-Oberflächentemperatur verglichen wird und – eine zumindest die Temperatur und vorzugsweise auch die Verteilung und/oder die Feuchtigkeit von dem Innenraum zuzuführender Luft beeinflussende Fahrzeug-Klimaanlage zur Regelung der Istwert-Innenraumtemperatur bzw. Istwert-Oberflächentemperatur auf die Sollwert-Innenraumtemperatur angesteuert wird, und zwar insbesondere unter Berücksichtigung von Störeinflüssen wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, Außentemperatur und/oder anderen sich auf die Innenraumtemperatur auswirkenden physikalischen Parametern, dadurch gekennzeichnet, – dass bei Existenz einer die Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung mindestens eines Insassen im Fahrzeuginnenraum beschreibenden elektronischen Informationsquelle eine Leseeinheit diese Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung berührungslos identifiziert und – dass die Fahrzeug-Klimaanlage in Abhängigkeit von der identifizierten Art und/oder Beschaffenheit der Bekleidung betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Art der Bekleidung auf das Bekleidungsmaterial bezieht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beschaffenheit der Bekleidung auf deren Feuchtigkeitsgrad und/oder Temperatur bezieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsquelle ein RFID-Element mit einem Speicher aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsquelle einen Feuchtigkeitssensor aufweist, dessen Messdaten von der Detektionsleseeinheit abfragbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsquelle einen Temperatursensor zur Ermittlung einer Temperatur des Bekleidungsstücks aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Temperatur ermittelbar ist, ob das Bekleidungsstück von dem Insassen getragen wird oder, ohne getragen zu werden, im Innenraum des Fahrzeugs positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Temperatur auf den Betätigungsgrad des Insassen geschlossen und die Klimaanlage entsprechend betrieben wird.