DE102012013561B4

DE102012013561B4 - Synchrone Abdunkelung von Fahrzeugfenstern

Info

Publication number: DE102012013561B4
Application number: DE102012013561.0A
Authority: DE
Inventors: Jan Kaiser
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-07-07
Filing date: 2012-07-07
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2032-07-08
Also published as: DE102012013561A1

Abstract

Verfahren zur Änderung der Transparenz (T1,T2) mindestens zweier reversibei abdunkelbarer Fenster (2,3) eines Fahrzeugs, bei welchem die Fenster (2,3) in Abhängigkeit einer gemeinsamen Führungsgröße (Ts) in einer an das jeweils fensterspezifische Ansprechverhalten angepassten Weise derart individuell verschieden angesteuert werden, dass eine Änderung der Führungsgröße (Ts) bei allen Fenstern (2,3) eine hinsichtlich des sich aufgrund der Änderung einstellenden stationären Transparenzwertes und/oder hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit gleichförmige Transparenzänderung hervorruft, wobei jedes Fenster (2,3) zur Einstellung der jeweiligen Transparenz (T1,T2) mit einer zugehörigen fensterspezifischen Stellgröße (S1,S2) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet,- dass anhand der Führungsgröße (Ts) und einer fensterspezifischen Sensitivitätsfunktion (F1,F2) die fensterspezifische Stellgröße (S1,S2) für jedes Fenster (2,3) derart ermittelt wird, dass unter Beaufschlagung mit der jeweils zugehörigen Stellgröße (S1,S2) alle Fenster (2,3) auf einen einheitlichen stationären Transparenzwert eingestellt werden, und/oder- dass anhand der Führungsgröße (Ts) und einer fensterspezifischen Trägheitsfunktion (I1,I2) die fensterspezifische Stellgröße (S1,S2) in Antwort auf eine Änderung der Führungsgröße (Ts) für jedes Fenster (2,3) derart verändert wird, dass unter Beaufschlagung mit der jeweils zugehörigen Stellgröße (S1, S2) alle Fenster (2,3) eine einheitliche Transparenzänderung vollziehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff eines der Ansprüche 1, 4 und 7 zur Änderung der Transparenz mindestens zweier reversibel abdunkelbarer Fenster eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Helligkeitssteuereinheit sowie eine Abdunkelungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Um die Aufheizung des Innenraums von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen unter Sonneneinstrahlung zu reduzieren und eine Blendung der Fahrzeuginsassen zu vermeiden, werden Fahrzeugfenster mitunter mit Abdunkelungselementen versehen. Als zeitlich unveränderliche Abdunkelungselemente werden dabei häufig getönte Scheiben vorgesehen, die allerdings den Nachteil haben, dass sie - in dann unerwünschter Weise - auch bei schlechten Lichtverhältnissen die natürliche Innenraumhelligkeit vermindern. Zudem schränken getönte Scheiben bei schlechten Lichtverhältnisse die Sicht aus dem Fahrzeug nach außen ein. Getönte Scheiben sind deshalb zumindest im Sichtfeld des Fahrers aus Sicherheitsgründen in der Regel nicht einsetzbar.
Alternativ hierzu sind Fahrzeugfenstern manchmal - zusätzlich zu einer transparenten Scheibe - steuerbare Abdunkelungselemente wie z.B. Markisen oder Rollos zugeordnet. In Entwicklung befinden sich zudem derzeit auch sogenannte elektrotransparente Scheiben, deren Farbe oder Tönung in Abhängigkeit einer angelegten elektrischen Spannung reversibel veränderlich ist. Der Einsatz solcher elektrotransparenter Scheiben als steuerbare Abdunkelungselemente in einem Fahrzeug ist beispielsweise in EP 1 566 300 B1 vorgeschlagen.
In der Praxis sind elektrotransparente Scheiben derzeit für die Abdunkelung eines Fahrzeuginnenraums kaum einsetzbar, da sie hinsichtlich ihres Ansprechverhaltens - d.h. der Stärke und Geschwindigkeit, mit der die jeweilige Scheibe auf eine gewünschte Transparenzänderung reagiert - starke Unterschiede aufweisen. Die Beleuchtungssituation eines mit elektrotransparenten Scheiben ausgestatteten Fahrzeugs würde daher aufgrund unterschiedlicher Tönungen der einzelnen Scheiben unregelmäßig und fleckig erscheinen, was von den Fahrzeuginsassen als störend oder zumindest unästhetisch empfunden werden kann.
Ein Verfahren nach dem Oberbegriff eines der Ansprüche 1, 4 und 7 sowie eine zugehörige Helligkeitssteuereinheit sind aus DE 199 19 750 C1 bekannt. Ähnliche Verfahren sind aus US 2007 / 0 268 120 A1 und WO 98 / 37 453 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektive und ästhetisch ansprechende Helligkeitssteuerung in einem Fahrzeuginnenraum zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens zur Änderung der Transparenz mindestens zweier reversibel abdunkelbarer Fenster eines Fahrzeugs erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich einer Helligkeitssteuereinheit für ein Fahrzeug wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 11. Hinsichtlich einer Abdunkelungsvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 12. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, die mindestens zwei Fenster des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer gemeinsamen Führungsgröße jeweils individuell verschieden anzusteuern. Die Ansteuerung des jeweiligen Fensters ist dabei in Anpassung an das individuelle Ansprechverhalten dieses Fensters derart angepasst, dass eine Änderung der Führungsgröße bei allen im Rahmen des Verfahrens angesteuerten Fenstern eine - hinsichtlich des sich aufgrund der Änderung einstellenden stationären Transparenzwertes und/oder hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit - gleichförmige Transparenzänderung hervorruft. Mit anderen Worten ist die fensterindividuelle Ansteuerung derart gewählt, dass das unterschiedliche Ansprechverhalten der einzelnen Fenster gerade kompensiert wird.
Infolge des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich insbesondere bei nebeneinander angeordneten Fenstern in dem Kraftfahrzeug ein einheitliches Erscheinungsbild für einen Fahrzeuginsassen. „Gleichförmige Transparenzänderung“ bedeutet im Sinn dieser Erfindung, dass für einen Fahrzeuginsassen kein signifikanter und auffälliger Unterschied zwischen der Transparenz der beiden Fenster nach und/oder während der Änderung der Transparenz zu erkennen ist, so dass sich ein hohes Komfortgefühl ergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorrangig zum Einsatz bei Fahrzeugfenstern bestimmt, die zur steuerbaren Abdunkelung des Fahrzeuginnenraums eine elektrotransparente Scheibe aufweisen. Es ist grundsätzlich im Rahmen der Erfindung aber auch auf Fenster anwendbar, deren Abdunkelungswirkung auf andere Weise änderbar ist, beispielsweise Fenster mit Markisen, Rollos, oder dergleichen. Der Begriff „Fenster“ bezeichnet daher allgemein eine zumindest in einem von gegebenenfalls mehreren Betriebszuständen lichtdurchlässige Öffnung eines Fahrzeuginnenraums nach außen, die ein Abdunkelungselement (elektrotransparente Scheibe, Markise, etc.) zur steuerbaren Änderung der Lichtdurchlässigkeit aufweist. Die Bezeichnung „elektrotransparente Scheibe“ wird hier und im Folgenden für Scheiben verwendet, die aufgrund elektrischer Ansteuerung ihre Transparenz ändern können. Eine solche elektrotransparente Scheibe kann dabei insbesondere als elektrochrome Scheibe (ein Sandwich-Aufbau mit beispielsweise einer Wolframoxid-Schicht) oder als sogenannte Suspended Particle Device (SPD)-Scheibe ausgeführt sein. Elektrochrome Scheiben und SPD-Scheiben ändern ihre Farbtönung - und damit ihre Transparenz - in Abhängigkeit der elektrischen Ansteuerung. Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass als elektrotransparente Scheiben auch Scheiben umfasst sind, die aufgrund elektrischer Ansteuerung von einem undurchsichtigen, opaken Zustand in einen klaren, transparenten Zustand geschaltet werden.
Als „Transparenz des Fensters“ ist allgemein - unabhängig von dem Vorhandensein einer Scheibe und gegebenenfalls deren optischen Eigenschaften - das Verhältnis der durch das Fenster in den Fahrzeuginnenraum eindringenden Lichtintensität zu der von außen auf das Fenster fallenden Lichtintensität bezeichnet.
Als (statisches bzw. dynamisches) „Ansprechverhalten“ ist allgemein die Stärke oder Geschwindigkeit einer Transparenzänderung bezeichnet, mit der das Fenster (genauer dessen Abdunkelungselement) auf eine Änderung der Führungsgröße reagiert. Als „stationärer Transparenzwert“ eines Fensters wird der zeitlich konstante Wert der Transparenz bezeichnet, den das Fenster bei unverändertem Wert der Führungsgröße langfristig einnimmt.
Als aussagekräftige und somit einfache verwertbare Führungsgröße wird im Rahmen der Erfindung bevorzugt ein Transparenz-Sollwert (beispielsweise in Form einer Prozentangabe der Abdunkelungswirkung, eines hiermit korrelierenden Spannungssignals, etc.) vorgegeben.
Zur individuellen Ansteuerung der Fenster wird jedes Fenster vorzugsweise mit einer zugehörigen fensterspezifischen Stellgröße beaufschlagt, die die Transparenz des Fensters beeinflusst. Im Falle eines Fensters mit elektrotransparenter Scheibe handelt es sich bei der Steuergröße insbesondere um eine auf die Scheibe applizierte elektrische Spannung, durch die Tönung der Scheibe beeinflussbar ist.
In einer ersten Variante der Erfindung gemäß einer ersten Alternative des Anspruchs 1 werden durch die individuelle Ansteuerung der Fenster ausschließlich Unterschiede im statischen Ansprechverhalten kompensiert, so dass im stationären Fall alle angesteuerten Fenster gleich stark abgedunkelt sind. Dabei wird in Abhängigkeit der Führungsgröße und einer fensterspezifischen Sensitivitätsfunktion die fensterspezifische Stellgröße für jedes Fenster derart ermittelt, dass unter Beaufschlagung mit der jeweils zugehörigen Stellgröße alle Fenster auf einen einheitlichen stationären Transparenzwert eingestellt werden. Die Sensitivitätsfunktion kann - insbesondere bei numerischer Ausführung des Verfahrens durch ein Computerprogramm - in Form einer mathematischen und geeignet parametrierten Formel vorgegeben sein. Sie kann im Rahmen der Erfindung aber auch in Form einer Kenndatenliste oder als geeignet dimensionierte elektronische Schaltung implementiert sein.
Zusätzlich oder alternativ zu der Kompensation der Unterschiede im statischen Ansprechverhalten werden in einer zweiten Variante der Erfindung gemäß einer zweiten Alternative des Anspruchs 1 (gegebenenfalls auch) die Unterschiede im dynamischen Ansprechverhalten der angesteuerten Fenster kompensiert, so dass alle angesteuerten Fenster nach einer Änderung der Führungsgröße gleich schnell abdunkeln oder aufhellen. Hierzu wird anhand der Führungsgröße und einer fensterspezifischen Trägheitsfunktion die fensterspezifische Stellgröße in Antwort auf eine Änderung der Führungsgröße für jedes angesteuerte Fenster derart verändert, dass unter Beaufschlagung mit der jeweils zugehörigen Stellgröße alle Fenster eine einheitliche Transparenzänderung vollziehen. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird für jedes der Fenster beispielsweise jeweils eine Zeitkonstante ermittelt, innerhalb der sich das jeweilige Fenster dem Transparenz-Sollwert ganz oder um einen vorgegebenen Bruchteil genähert hat. Die Fenster werden dabei unter Vergleich der Verstellzeiten derart angesteuert, dass sie im Wesentlichen zeitgleich den Transparenz-Sollwert erreichen.
In zweckmäßiger Weiterentwicklung des vorstehenden beschriebenen Verfahrens werden die fensterspezifischen Stellgrößen zusätzlich in Abhängigkeit einer Temperaturmessgröße bestimmt. Insbesondere weisen die gegebenenfalls zur Bestimmung der Stellgrößen herangezogenen Sensitivitäts- und/oder Trägheitsfunktionen eine Abhängigkeit von der Temperaturmessgröße auf. Hierdurch wird berücksichtigt, dass das (statische bzw. dynamische) Ansprechverhalten von Abdunkelungselementen (insbesondere elektrotransparenten Scheiben) häufig eine signifikante Temperaturabhängigkeit aufweist. Bei der Temperaturmessgröße kann es sich um eine für die Außentemperatur charakteristische Messgröße handeln, die beispielsweise von einem Bordcomputer des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Bevorzugt wird alternativ hierzu für jedes Fenster eine für die Temperatur der jeweiligen Scheibe spezifische Temperaturmessgröße herangezogen, die beispielsweise von einem der Scheibe zugeordneten Temperatursensor erfasst wird.
Zusätzlich oder alternativ können die fensterspezifischen Stellgrößen im Rahmen der Erfindung auch in Abhängigkeit von einem für das Betriebsalter des Fahrzeugs charakteristischen Größe beeinflusst werden. Hierdurch wird berücksichtigt, dass das (statische bzw. dynamische) Ansprechverhalten von Abdunkelungselementen (insbesondere elektrotransparenten Scheiben) sich häufig auch mit zunehmender Alterung ändert.
In einer weiteren Variante der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird das Verfahren auf Fenster angewendet, von denen mindestens eines reversibel geöffnet und geschlossen werden kann. Dieser Ausgestaltungsvariante liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Transparenz des Fensters - insbesondere wenn dieses eine unveränderlich getönte oder elektrotransparente Scheibe aufweist - auch von dem Öffnungsgrad des Fensters (genauer der Scheibe) abhängt. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise die diesem Fenster zugeordnete Stellgröße auch in Abhängigkeit einer Angabe über den Öffnungsgrad des Fensters bestimmt. Bei einem Fenster mit elektrotransparenter Scheibe tragen zu der wahrnehmbaren Transparenz somit sowohl die eingestellte Tönung der Scheibe als auch der Öffnungsgrad des Fensters bei.
Die die Ansteuerung der Fenster individualisierenden Paramater, insbesondere die Parameter der gegebenenfalls herangezogenen Sensitivitäts- und Trägheitsfunktionen können im Rahmen der Erfindung werkseitig bei der Herstellung des Fahrzeugs, beispielweise durch empirische Ausmessung des Ansprechverhaltens der Fenster bestimmt und unveränderbar vorgegeben werden. Alternativ können diese Parameter auch im Betrieb des Fahrzeugs erhoben und als Variablen vorgegeben werden, beispielsweise indem das jeweilige Ansprechverhalten der Fenster durch einen automatisierten Kalibirierlauf erfasst wird. Dies ermöglicht die regelmäßige Anpassung dieser Parameter, beispielsweise an alterungsbedingte Änderungen des Ansprechverhaltens.
Alternativ oder zusätzlich hierzu wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens die gleichförmige Transparenzeinstellung aller angesteuerten Fenster durch Regelung sichergestellt. Dabei werden in zweckmäßiger Ausprägung des Verfahrens für jedes Fenster ein Transparenz-Istwert erhoben, und die fensterspezifischen Stellgrößen derart eingestellt, dass der Transparenz-Istwert eines jeden Fensters an den Transparenz-Sollwert angeglichen wird.
Jedes Fenster kann hierbei im Rahmen der Erfindung unabhängig nach Maßgabe des jeweils für dieses Fenster erhobenen Transparenz-Istwertes geregelt werden. Hierdurch werden nur die fensterspezifischen Unterschiede des statischen Ansprechverhaltens ausgeregelt. Im Zuge dieser Regelung können allerdings im Rahmen der Erfindung die Unterschiede im dynamischen Ansprechverhalten durch fensterspezifisch unterschiedliche Parametrierung der Regel-Algorithmen ausgeglichen werden, beispielsweise indem „schnelle“ Fenster (d.h. Fenster, die vergleichsweise schnell auf eine Änderung des Transparenz-Sollwerts reagieren) schwächer angesteuert werden als „langsame“ Fenster (d.h. Fenster, die vergleichsweise langsam auf eine Änderung des Transparenz-Sollwerts reagieren).
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden zusätzlich oder alternativ hierzu (gegebenenfalls auch) die Unterschiede im dynamischen Ansprechverhalten durch Regelung ausgeglichen, indem die fensterspezifischen Stellgrößen fortlaufend (somit auch während der Transparenzänderung) derart eingestellt werden, dass der zeitlich veränderliche Unterschied der Transparenz-Istwerte minimiert wird. Bei nur zwei Fenstern wird als entsprechende Regelgröße zweckmäßigerweise die Differenz der Transparenz-Istwerte herangezogen. Bei mehr als zwei Fenstern werden die Fenster zweckmäßiger auf die Differenz des jeweils zugehörigen Transparenz-Istwertes vom Mittelwert der Transparenz-Istwerte geregelt.
In einer einfach realisierbaren und regelungstechnisch unempfindlichen weiteren Variante der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird hierbei für ein erstes Fenster die fensterspezifische Stellgröße anhand des (vorzeichenbehafteten) Absolutwertes des zugehörigen Transparent-Istwertes eingestellt, während für das oder jedes weitere Fenster die fensterspezifische Stellgröße derart bestimmt wird, dass der zeitlich veränderliche Unterschied der Transparenz-Istwerte (insbesondere die Differenz des Transparenz-Istwertes des weiteren Fensters zu dem Transparenz-Istwertes des ersten Fensters) minimiert wird. Die weiteren Fenster werden somit dem ersten Fenster nachgeführt. Zweckmäßigerweise wird für diese Verfahrensvariante das langsamste Fenster als „erstes“ Fenster gewählt.
Die erfindungsgemäße Helligkeitssteuereinheit ist schaltungs- und/oder programmtechnisch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten Verfahrens eingerichtet. Die Helligkeitssteuereinheit ist hierzu insbesondere durch einen Mikrocontroller mit einem darin lauffähig implementierten Steuerprogramm gebildet, bei dessen Ablauf das Verfahren automatisch ausgeführt wird. Alternativ hierzu kann die Helligkeitssteuereinheit aber auch durch einen nicht-programmierbaren Hardwareschaltkreis, insbesondere einen sogenannten ASIC gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des Verfahrens schaltungstechnisch implementiert ist. Die Helligkeitssteuereinheit ist im Montagezustand zweckmäßigerweise in dem Fahrzeug, das die zu steuernden Fenster umfasst, fest installiert. Beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug ist die Helligkeitssteuereinheit beispielsweise in dem Türmodul einer Fahrzeugtür integriert.
Die erfindungsgemäße Abdunkelungsvorrichtung umfasst zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Helligkeitssteuereinheit ein einem ersten Fenster zugeordnetes steuerbares Abdunkelungselement zur variablen Einstellung der Transparenz des ersten Fensters und mindestens ein einem zweiten Fenster zugeordnetes steuerbares Abdunkelungselement zur variablen Einstellung der Transparenz des zweiten Fensters. Die Helligkeitssteuereinheit ist hierbei mit den Abdunkelungselementen zu deren Ansteuerung verbunden.
Die Abdunkelungselemente sind insbesondere durch elektrotransparente Scheiben gebildet. Beispielsweise handelt es sich bei den elektrotransparenten Scheiben um elektrochrome Scheiben oder um SPD-Scheiben.
An jeder Scheibe ist vorzugsweise jeweils ein Sensor zur Messung der Transparenz des zugeordneten Fensters angeordnet. Der Sensor ist insbesondere ein Lichtsensor, der die Transparenz der zugeordneten Scheibe anhand einer (gerichteten) Transmission eines Probelichtstrahls bestimmt. Alternativ kann im Rahmen der Erfindung ein Maß für die Transparenz der Scheibe auch durch Messung einer elektrischen Eigenschaft der Scheibe, z.B. der Kapazität,des Widerstandes oder der Impedanz bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ ist in zweckmäßiger Ausführung der Vorrichtung an mindestens einer der Scheiben ein Temperatursensor zur Messung einer für die Scheibentemperatur charakteristischen Temperaturmessgröße angeordnet.
Bevorzugt kann mindestens eine Scheibe mittels eines Fensterhebers reversibel geöffnet (und geschlossen) werden. Die Helligkeitssteuereinheit ist in diesem Fall zweckmäßigerweise signaltechnisch mit dem Fensterheber verbunden und erhält von diesem eine Angabe über den Öffnungsgrad der zugehörigen Scheibe.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in schematischer Darstellung eine Tür eines Kraftfahrzeugs mit zwei Fenstern, sowie eine (Abdunkelungs-)Vorrichtung für das Kraftfahrzeug, die eine in der Tür integrierte (Helligkeits-)Steuereinheit sowie als steuerbare Abdunkelungselemente für jedes Fenster jeweils eine elektrotransparente (Fenster-)Scheibe umfasst,
2 in drei synchronen Diagrammen, angetragen jeweils gegen die Zeit, einen beispielhaften Verlauf eines von der Steuereinheit vorgegeben Transparenz-Sollwerts, zweier von der Steuereinheit gemäß einer ersten Verfahrensvariante erzeugter fensterspezifischer Stellgrößen zur Ansteuerung jeweils einer Scheibe, sowie der jeweiligen Transparenz der Fenster,
3 in Darstellung gemäß 2. einen beispielhaften Verlauf eines von der Steuereinheit vorgegeben Transparenz-Sollwerts, zweier von der Steuereinheit gemäß einer zweiten Verfahrensvariante erzeugter fensterspezifischer Stellgrößen zur Ansteuerung jeweils einer Scheibe und der jeweiligen Transparenz der Fenster,
4 in Darstellung gemäß 1 eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung mit jeweils einem an jedem Fenster angeordneten Temperatursensor zur Messung der Scheibentemperatur,
5 in Darstellung gemäß 1 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, wobei eine der Scheiben mittels eines Fensterhebers reversibel geöffnet werden kann, und wobei der Fensterheber zur Übermittlung einer Angabe über den Öffnungsgrad der Scheibe mit der Steuereinheit verbunden ist,
6 in Darstellung gemäß 1 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit jeweils einem an jedem Fenster angeordneten Lichtsensor zur Messung eines Transparenz-Istwerts des Fensters, wobei die Steuereinheit zur geregelten Anpassung des Transparenz-Istwerts an den Transparent-Sollwert eingerichtet ist,
7 in Darstellung gemäß 1 eine Variante der Vorrichtung gemäß 6, wobei die Steuereinheit zusätzlich zur fortlaufenden Ausregelung eines Transparenzunterschieds zwischen den Scheiben eingerichtet ist, und
8 in Darstellung gemäß 1 eine weitere Variante der Vorrichtung gemäß 6, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Transparenz-Istwert einer ersten Scheibe geregelt an den Transparent-Sollwert anzupassen und den Transparenz-Istwert einer zweiten Scheibe durch Ausregelung des Transparenzunterschieds zwischen den Scheiben nachzuführen.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist grob schematisch eine Tür 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, in der beispielhaft ein erstes Fenster 2 und ein zweites Fenster 3 eingebracht sind.
Den Fenstern 2 und 3 ist eine (Abdunkelungs-)Vorrichtung 4 zugeordnet. Die Vorrichtung 4 umfasst als Abdunkelungselemente eine erste Scheibe 5 sowie eine zweite Scheibe 6. Die Scheiben 5 und 6 sind elektrotransparent ausgebildet und somit reversibel abdunkelbar. Die Abdunkelung der Scheiben 5 und 6 ist durch Anlegen jeweils eines als Stellgröße S₁ bzw. S₂ zugeführten elektrischen Spannungssignals an einen jeweiligen Scheibenkontakt 7 bzw. 8 steuerbar.
Durch Abdunkelung der Scheiben 5 und 6 kann deren Transparenz geändert werden. In dem Beispiel gemäß 1 entspricht die Transparenz der - hier vereinfacht unbeweglich dargestellten - Scheiben 5 und 6 der Transparenz T₁ bzw. T₂ des jeweils zugeordneten Fensters 2 bzw. 3, d.h. dem Verhältnis der durch das Fenster in den Fahrzeuginnenraum eindringenden Lichtintensität zu der von au-ßen auf das Fenster fallenden Lichtintensität.
Die Vorrichtung 4 umfasst weiterhin eine (Helligkeits-)Steuereinheit 9, die über jeweils eine Steuerleitung 10 bzw. 11 zur Zuführung der jeweiligen Stellgröße S₁ bzw. S₂ mit dem Scheibenkontakt 7 bzw. 8 der zugehörigen Scheibe 5 oder 6 verbunden ist.
Die Steuereinheit 9 steuert die beiden Scheiben 5 und 6 hierbei scheibenspezifisch durch in der Regel abweichende Einstellung der Stellgrößen S₁, S₂ derart an, dass das verschiedene Ansprechverhalten der Scheiben 5 und 6 ausgeglichen wird, und die Scheiben 5 und 6 gewünschte Transparenzänderungen gleichförmig vollziehen.
Die Steuereinheit 9 umfasst hierzu ein (Transparenz-)Vorgabemodul 12 zur Vorgabe eines (Transparenz-)Sollwertes Ts als gemeinsame Führungsgröße für die Transparenzeinstellung beider Scheiben 5 und 6. Der Sollwert Ts wird innerhalb der Steuereinheit 9 zwei Anpassungsmodulen 13 und 14 zugeführt, die in Abhängigkeit des Sollwertes Ts die scheibenspezifischen Stellgrößen S₁ bzw. S₂ erzeugen. Der Sollwert Ts wird von dem Vorgabemodul 12 beispielsweise in Abhängigkeit der Temperatur oder Helligkeit im Fahrzeuginnenraum variiert.
Die Steuereinheit 9 ist bevorzugt durch einen Mikrocontroller gebildet, in dem ein Steuerprogramm zur Einstellung der Stellgrößen S₁, S₂ lauffähig implementiert ist. Das Vorgabemodul 12 und die Anpassungsmodule 13 und 14 sind dabei softwaretechnisch als Bestandteile dieses Steuerprogramms implementiert. In alternativer Ausführung kann die Steuereinheit 9 allerdings auch als Hardwareschaltkreis ausgeführt sein, wobei das Vorgabemodul 12 und die Anpassungsmodule 13 und 14 als Schaltungskomponenten realisiert sind.
In einer einfachen Ausführung der Vorrichtung 4 ist die Steuereinheit 9 dazu eingerichtet, nur die Unterschiede im statischen Ansprechverhalten der Scheiben 5 und 6 auszugleichen. Hierzu ist in den Anpassungsmodulen 13 und 14 jeweils eine Sensitivitätsfunktion F₁ bzw. F₂ hinterlegt, mittels der die jeweilige Stellgröße S₁ oder S₂ als Funktion der Zeit t (2) aus dem ebenfalls zeitabhängigen Sollwert Ts abgeleitet wird: $S_{1} (t) = F_{1} [T_{S} (t)]$
$S_{2} (t) = F_{2} [T_{S} (t)]$
Die Sensitivitätsfunktionen F₁ bzw. F₂ sind werkseitig durch empirische Ausmessung des statischen Ansprechverhaltens der Scheiben 5 und 6 festgelegt und beispielsweise unveränderlich in der Steuereinheit 9 implementiert. F₁ und F₂ sind hierbei beispielsweise geeignet parametrierte lineare Funktionen des Sollwerts Ts. Alternativ können die Sensitivitätsfunktionen F₁ bzw. F₂ auch mit veränderlichen Parametern in der Steuereinheit 9 implementiert sein, wobei eine automatische Kalibrierung der Parameter in der Steuereinheit 9 implementiert ist. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise durch Auswertung des Verstellprozesses erfolgen.
Wie in 2 anhand eines beispielhaften Verlaufs des Sollwerts Ts, der Stellgrö-ßen S₁ und S₂ und der jeweiligen Transparenz T₁,T₂ der Fenster 2 und 3 in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt ist, setzen die Anpassungsmodule 13 und 14 eine sprunghafte Änderung des Sollwertes Ts in eine ebenfalls sprunghafte Änderung der jeweiligen Stellgröße S₁ bzw. S₂ um, wobei die Stellgrößen S₁ und S₂ in der Regel vor und nach der Änderung voneinander verschieden sind. Infolge der Anpassung der Sensitivitätsfunktionen F₁ bzw. F₂ an das unterschiedliche statische Ansprechverhalten der Scheiben 5 und 6 gleicht sich die Transparenz T₁ und T₂ der Fenster 2 und 3 unter Wirkung der geänderten Stellgrößen S₁ und S₂ mit hinreichendem zeitlichen Abstand zu der Änderung auf denselben - dem geänderten Sollwert Ts entsprechenden - stationären Wert an. In einer unmittelbar auf die Änderung folgenden Übergangszeit kann die Transparenz T₁ und T₂ der Fenster 2 und 3 allerdings vorübergehend unterschiedlich sein.
In einer weiterentwickelten Ausführung der Vorrichtung 4 ist die Steuereinheit 9 dazu eingerichtet, zusätzlich zu den Unterschieden im statischen Ansprechverhalten auch die Unterschiede im dynamischen Ansprechverhalten der Scheiben 5 und 6 auszugleichen. Hierzu ist in den Anpassungsmodulen 13 und 14 zusätzlich zu der Sensitivitätsfunktion F₁ bzw. F₂ jeweils eine Trägheitsfunktion I₁ bzw. I₂ hinterlegt, die zeitliche Änderung der Stellgrößen S₁, S₂ begrenzt. Die jeweilige Stellgröße S₁ oder S₂ wird hierbei beispielsweise aus dem Sollwert Ts abgeleitet wie folgt: $S_{1} (t) = F_{1} [T_{S} (t)] \cdot I_{1} [T_{S} (t)]$
$S_{2} (t) = F_{2} [T_{S} (t)] \cdot I_{2} [T_{S} (t)]$
Die Trägheitsfunktion I₁ und I₂ sind beispielsweise als numerische Tiefpassfilterung des Sollwerts Ts implementiert.
Wie in 3 wiederum anhand des beispielhaften Verlaufs des Sollwerts Ts, der Stellgrößen S₁ und S₂ und der jeweiligen Transparenz T₁,T₂ der Fenster 2 und 3 in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt ist, wird die sprunghafte Änderung des Sollwertes Ts unter Wirkung der jeweiligen Trägheitsfunktionen I₁ bzw. I₂ zu einer „weichen“, d.h. allmählichen Änderung der jeweiligen Stellgröße S₁ bzw. S₂ verschmiert. Die verzögernde Wirkung der Trägheitsfunktion I₁ bzw. I₂ ist hierbei gegensätzlich zu dem dynamischen Ansprechverhalten der jeweiligen Scheibe 5 bzw. 6 gewählt. Die langsamere Scheibe 5 wird durch die Stellgröße S₁ somit weniger stark verzögert als die schnellere Scheibe 6 durch die Stellgröße S₂, so dass sich die Transparenz T₁,T₂ beider Fenster 2 und 3 hinsichtlich Stärke und Änderungsgeschwindigkeit gleichförmig ändert. Dadurch können beispielsweise grö-ßenbedingte Unterschiede im dynamischen Ansprechverhalten der jeweiligen Scheibe 5 bzw. 6 ausgeglichen werden.
Eine in 5 dargestellte weitere Ausführungsform der Vorrichtung 4 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass die Vorrichtung 4 zusätzlich zwei Temperatursensoren 15 und 16 umfasst, wobei der Temperatursensor 15 auf der Scheibe 5 und der Temperatursensor 16 auf der Scheibe 6 angeordnet ist. Der Temperatursensor 15 erfasst hierbei eine für die Temperatur der Scheibe 5 charakteristische (Temperatur-)Messgröße ϑ₁ und leitet diese über eine Messleitung 17 dem Anpassungsmodul 13 zu. In gleicher Weise erfasst der Temperatursensor 16 eine (Temperatur-)Messgröße 9 die der Scheibentemperatur der Scheibe 6 entspricht, und leitet diese über eine Messleitung 18 dem Anpassungsmodul 14 zu. In diesem Fall weisen die Sensitivitätsfunktionen F₁,F₂ und/oder die Trägheitsfunktionen I₁,I₂ eine zusätzliche Abhängigkeit von der jeweiligen Temperaturmessgröße ϑ₁,ϑ₂ auf, durch die die Temperaturabhängigkeit des Ansprechverhaltens der Scheiben 5 und 6 kompensiert wird.
Im 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 4 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass die Scheibe 5 des Fensters 2 mittels eines Fensterhebers 19 zum reversiblen Öffnen und Schließen des Fensters 2 bewegbar ist. Die Transparenz T₁ des Fensters 2 unterscheidet sich hierbei bei ganz oder teilweise geöffnetem Fenster 2 von der Transparenz der Scheibe 5, da sie zusätzlich von dem Öffnungsgrad O des Fensters 2 bestimmt ist.
Um dies zu berücksichtigen, führt der Fensterheber 19 eine Angabe über den Öffnungsgrad O des Fensters 2 dem Anpassungsmodul 13 zu, das den Öffnungsgrad O zusätzlich bei der Bestimmung der Stellgröße S₁ berücksichtigt.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 4 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 4 dadurch, dass anstelle der dortigen Temperatursensoren 15,16 jeder Scheibe 5 und 6 jeweils ein Lichtsensor 20 bzw. 21 zugeordnet ist. Der jeweilige Lichtsensor 20 bzw. 21 misst direkt die Transparenz der jeweiligen Scheibe 5 bzw. 6 und führt einen entsprechenden (Transparenz-)Istwert T_1i bzw. T_2i dem Anpassungsmodul 13 bzw. 14 über Messleitungen 22 bzw. 23 zu. Die Anpassungsmodule 13 und 14 umfassen hierbei jeweils einen Regler 24 bzw. 25, die jeweilige Stellgröße S₁ bzw. S₂ derart anpasst, dass der Istwert T_1i bzw. T_2i an den Sollwert Ts angeglichen wird.
7 zeigt eine Variante der Vorrichtung 4 gemäß 6. Hierin umfassen die Anpassungsmodule 13 und 14 zusätzlich zu dem Regler 24 bzw. 25 jeweils einen weiteren Regler 26 bzw. 27. Die Regler 26 und 27 sind hierbei den Reglern 24 bzw. 25 jeweils nachgeschaltet. Diese nachgeschalteten Regler 26 und 27 erhalten als Regelgröße ein Differenzsignal Δ, das durch ein Subtrahierglied 28 der Steuereinheit 9 aus der Differenz der Istwerte T_1i und T_2i gebildet wird. Die nachgeschalteten Regler 26 und 27 modifizieren die von den vorgeschalteten Reglern 24 bzw. 25 zugeführte Stellgröße S₁ bzw. S₂ geringfügig derart, dass das Differenzsignal Δ minimiert wird, und somit Unterschiede in der Transparenz T₁ und T₂ der Fenster 2 und 3 fortlaufend ausgeregelt werden.
In 8 ist schließlich eine vereinfachte Variante der Ausführung gemäß 7 dargestellt. In dieser Ausführungsform umfasst das Anpassungsmodul 13 nur den Regler 24, nicht aber den Regler 26, während das Anpassungsmodul 14 nur den Regler 27, nicht aber den Regler 25 umfasst. Durch diese Modifikation wird erreicht, dass die langsamere Scheibe 5 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 auf den (vorzeichenbehafteten) Absolutwert des Istwert T_1i geregelt wird. Die Scheibe 6 wird dagegen lediglich anhand des Differenzsignals Δ der Transparenzänderung der Scheibe 5 nachgeführt.
Obwohl die Erfindung anhand der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele besonders deutlich wird, ist sie auf diese Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann anhand der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung zu neuen Ausführungsformen kombiniert werden. Des Weiteren können Einzelmerkmale der beschriebenen Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung auch weggelassen werden. Ferner kann die Vorrichtung 4 zusätzlich oder alternativ zu den dargestellten Fenstern 2 und 3 auch auf weitere Fenster des Fahrzeugs und deren zugeordnete Verdunklungselemente wirken. Die Fenster 2 und 3 und die zugeordnete Abdunkelungsvorrichtung 4 können auch an anderer Stelle im Fahrzeug angeordnet sein als in der Tür 1.
Bezugszeichenliste

1: Tür
2: Fenster
3: Fenster
4: (Abdunkelungs- )Vorrichtung
5: Scheibe
6: Scheibe
7: Scheibenkontakt
8: Scheibenkontakt
9: (Helligkeits-)Steuereinheit
10: Steuerleitung
11: Steuerleitung
12: (Transparenz- )Vorgabemodul
13: Anpassungsmodul
14: Anpassungsmodul
15: Temperatursensor
16: Temperatursensor
17: Messleitung
18: Messleitung
19: Fensterheber
20: Lichtsensor
21: Lichtsensor
22: Messleitung
23: Messleitung
24-27: Regler
28: Substrahierglied
t: Zeit
F1: Sensitivitätsfunktion
F2: Sensitivitätsfunktion
I1: Trägheitsfunktion
I2: Trägheitsfunktion
O: Öffnungsgrad
S1: Stellgröße
S2: Stellgröße
Ts: (Transparenz-)Sollwert
T1: Transparenz
T2: Transparenz
T1i: (Transparenz-)Istwert
T2i: (Transparenz-)Istwert
ϑ1: (Temperatur-)Messgröße
ϑ2: (Temperatur-)Messgröße
Δ: Differenzsignal

Claims

Verfahren zur Änderung der Transparenz (T₁,T₂) mindestens zweier reversibei abdunkelbarer Fenster (2,3) eines Fahrzeugs, bei welchem die Fenster (2,3) in Abhängigkeit einer gemeinsamen Führungsgröße (Ts) in einer an das jeweils fensterspezifische Ansprechverhalten angepassten Weise derart individuell verschieden angesteuert werden, dass eine Änderung der Führungsgröße (Ts) bei allen Fenstern (2,3) eine hinsichtlich des sich aufgrund der Änderung einstellenden stationären Transparenzwertes und/oder hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit gleichförmige Transparenzänderung hervorruft, wobei jedes Fenster (2,3) zur Einstellung der jeweiligen Transparenz (T₁,T₂) mit einer zugehörigen fensterspezifischen Stellgröße (S₁,S₂) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, - dass anhand der Führungsgröße (Ts) und einer fensterspezifischen Sensitivitätsfunktion (F₁,F₂) die fensterspezifische Stellgröße (S₁,S₂) für jedes Fenster (2,3) derart ermittelt wird, dass unter Beaufschlagung mit der jeweils zugehörigen Stellgröße (S₁,S₂) alle Fenster (2,3) auf einen einheitlichen stationären Transparenzwert eingestellt werden, und/oder - dass anhand der Führungsgröße (Ts) und einer fensterspezifischen Trägheitsfunktion (I₁,I₂) die fensterspezifische Stellgröße (S₁,S₂) in Antwort auf eine Änderung der Führungsgröße (Ts) für jedes Fenster (2,3) derart verändert wird, dass unter Beaufschlagung mit der jeweils zugehörigen Stellgröße (S₁, S₂) alle Fenster (2,3) eine einheitliche Transparenzänderung vollziehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Führungsgröße ein Transparenz-Sollwert (Ts) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die fensterspezifischen Stellgrößen (S₁,S₂) zusätzlich in Abhängigkeit einer Temperaturmessgröße, insbesondere eine für die Temperatur der jeweiligen Fensterscheibe (5,6) spezifischen Temperaturmessgröße (ϑ₁,ϑ₂) bestimmt werden.
Verfahren zur Änderung der Transparenz (T₁,T₂) mindestens zweier reversibei abdunkelbarer Fenster (2,3) eines Fahrzeugs, bei welchem die Fenster (2,3) in Abhängigkeit einer gemeinsamen Führungsgröße (Ts) in einer an das jeweils fensterspezifische Ansprechverhalten angepassten Weise derart individuell verschieden angesteuert werden, dass eine Änderung der Führungsgröße (Ts) bei allen Fenstern (2,3) eine hinsichtlich des sich aufgrund der Änderung einstellenden stationären Transparenzwertes und/oder hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit gleichförmige Transparenzänderung hervorruft, wobei jedes Fenster (2,3) zur Einstellung der jeweiligen Transparenz (T₁,T₂) mit einer zugehörigen fensterspezifischen Stellgröße (S₁,S₂) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine einem verstellbaren Fenster (2,3) zugeordnete Stellgröße (S₁,S₂) in Abhängigkeit einer Angabe über den Öffnungsgrad (O) des Fensters (2,3) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei für jedes Fenster (2,3) ein Transparenz-Istwert (T_1i,T_2i) erhoben wird, und wobei die fensterspezifischen Stellgrößen (S₁,S₂) derart eingestellt werden, dass der Transparenz-Istwert (T_1i,T_2i) eines jeden Fensters (2,3) auf den Transparenz-Sollwert (Ts) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die fensterspezifischen Stellgrößen (S₁,S₂) fortlaufend derart eingestellt werden, dass der zeitlich veränderliche Unterschied (Δ) der Transparenz-Istwerte (T_1i,T_2i) minimiert wird.
Verfahren zur Änderung der Transparenz (T₁,T₂) mindestens zweier reversibei abdunkelbarer Fenster (2,3) eines Fahrzeugs, bei welchem die Fenster (2,3) in Abhängigkeit einer gemeinsamen Führungsgröße (Ts) in einer an das jeweils fensterspezifische Ansprechverhalten angepassten Weise derart individuell verschieden angesteuert werden, dass eine Änderung der Führungsgröße (Ts) bei allen Fenstern (2,3) eine hinsichtlich des sich aufgrund der Änderung einstellenden stationären Transparenzwertes und/oder hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit gleichförmige Transparenzänderung hervorruft, wobei jedes Fenster (2,3) zur Einstellung der jeweiligen Transparenz (T₁,T₂) mit einer zugehörigen fensterspezifischen Stellgröße (S₁,S₂) beaufschlagt wird, wobei die fensterspezifischen Stellgrößen (S₁,S₂) fortlaufend derart eingestellt werden, dass der zeitlich veränderliche Unterschied (Δ) der Transparenz-Istwerte (T_1i,T_2i) minimiert wird dadurch gekennzeichnet, dass für ein erstes Fenster (2) die fensterspezifische Stellgröße (S₁) anhand des Absolutwertes des zugehörigen Transparent-Istwertes (T_1i) eingestellt wird, und wobei für das oder jedes weitere Fenster (3) die fensterspezifische Stellgröße (S₂) derart nachgeführt wird, dass der zeitlich veränderliche Unterschied (Δ) der Transparenz-Istwerte (T_1i,T_2i) minimiert wird.
Helligkeitssteuereinheit (9) für ein Fahrzeug, die zur automatischen Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
Abdunkelungsvorrichtung (4) für ein Fahrzeug, - mit einem, einem ersten Fenster (2) zugeordneten steuerbaren Abdunkelungselement (5) zur variablen Einstellung der Transparenz (T₁) des ersten Fensters (2), - mit einem, einem zweiten Fenster (3) zugeordneten steuerbaren Abdunkelungselement (6) zur variablen Einstellung der Transparenz (T₂) des zweiten Fensters (3), und - mit einer Helligkeitssteuereinheit (9) nach Anspruch 8, die mit den Abdunkelungselementen (5,6) zu deren Ansteuerung verbunden ist.
Abdunkelungsvorrichtung (4) nach Anspruch 9, wobei jedes Abdunkelungselement eine elektrotransparente Scheibe (5,6) ist.
Abdunkelungsvorrichtung (4) nach Anspruch 10, wobei an jeder Scheibe (5,6) jeweils ein Sensor (20,21) zur Messung der Transparenz (T₁,T₂) des zugeordneten Fensters (2,3) angeordnet ist.
Abdunkelungsvorrichtung (4) nach Anspruch 10 oder 11, wobei an mindestens einer der Scheiben (5,6) ein Temperatursensor (15,16) zur Messung einer für die Scheibentemperatur charakteristischen Temperaturmessgröße ((ϑ₁,ϑ₂) angeordnet ist.
Abdunkelungsvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei mindestens eine Scheibe (5) mittels eines Fensterhebers (19) reversibel geöffnet werden kann, und wobei durch den Fensterheber (19) eine Angabe über den Öffnungsgrad (O) dieser Scheibe (5) der Helligkeitssteuereinheit (9) zugeführt ist.