DE102015121898A1 - Fine dust sensor for a motor vehicle, motor vehicle and method for determining a fine dust concentration - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Feinstaubsensor (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Gehäuse (8) und einer in dem Gehäuse (8) angeordneten Sendeeinheit (9) zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung (14a) und einer in dem Gehäuse (8) angeordneten Empfangseinheit (10) zum Empfangen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung (14a), wobei der Feinstaubsensor (2) ausgebildet ist, eine Feinstaubkonzentration in einem Innenraum (3) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder in einem Umgebungsbereich (5) des Kraftfahrzeugs (5) abhängig von einem Parameterverhältnis, eines die elektromagnetische Strahlung (14a, 14b) charakterisierenden Parameters, der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung (14a) zu der empfangenen elektromagnetischen Strahlung (14b) zu bestimmen, wobei der Feinstaubsensor (2) zusätzlich zu der an einer ersten Position (18) in dem Gehäuse (8) angeordneten ersten Empfangseinheit (10) zumindest eine an einer von der ersten Position (18) unterschiedlichen zweiten Position (19) in dem Gehäuse (8) angeordnete zweite Empfangseinheit (11) zum Empfangen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung (14a) aufweist.The invention relates to a particulate matter sensor (2) for a motor vehicle (1), comprising a housing (8) and a transmission unit (9) arranged in the housing (8) for emitting an electromagnetic radiation (14a) and one in the housing (8). arranged receiving unit (10) for receiving the emitted electromagnetic radiation (14a), wherein the fine dust sensor (2) is formed, a fine dust concentration in an interior (3) of the motor vehicle (1) and / or in a surrounding area (5) of the motor vehicle (5 ) depending on a parameter ratio, a parameter characterizing the electromagnetic radiation (14a, 14b), the emitted electromagnetic radiation (14a) to the received electromagnetic radiation (14b), wherein the fine dust sensor (2) in addition to at a first position ( 18) in the housing (8) arranged first receiving unit (10) at least one at a different from the first position (18) second Po sition (19) in the housing (8) arranged second receiving unit (11) for receiving the emitted electromagnetic radiation (14a).
Description
Die Erfindung betrifft einen Feinstaubsensor für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse. In dem Gehäuse sind eine Sendeeinheit zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung und eine Empfangseinheit zum Empfangen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung angeordnet. Der Feinstaubsensor ist ausgebildet, eine Feinstaubkonzentration in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs und/oder in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs abhängig von einem Parameterverhältnis, eines die elektromagnetische Strahlung charakterisierenden Parameters, der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung zu der empfangenen elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Feinstaubsensor sowie ein Verfahren zum Bestimmen einer Feinstaubkonzentration in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs und/oder in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs. Es wird mit einer Sendeeinheit eine elektromagnetische Strahlung ausgesandt und die ausgesandte elektromagnetische Strahlung wird nach dem Strahlen durch einen Luftraum eines Gehäuses von einer Empfangseinheit empfangen. Die Feinstaubkonzentration wird abhängig von einem Parameterverhältnis, eines die elektromagnetische Strahlung charakterisierenden Parameters, der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung zu der empfangenen elektromagnetischen Strahlung bestimmt. The invention relates to a particulate matter sensor for a motor vehicle with a housing. In the housing, a transmitting unit for emitting an electromagnetic radiation and a receiving unit for receiving the emitted electromagnetic radiation are arranged. The fine dust sensor is configured to determine a fine dust concentration in an interior of the motor vehicle and / or in an environmental region of the motor vehicle depending on a parameter ratio, a parameter characterizing the electromagnetic radiation, of the emitted electromagnetic radiation to the received electromagnetic radiation. The invention also relates to a motor vehicle having a fine dust sensor and to a method for determining a fine dust concentration in an interior of a motor vehicle and / or in an environmental region of the motor vehicle. It is emitted with a transmitting unit, an electromagnetic radiation and the emitted electromagnetic radiation is received after the radiation through an air space of a housing of a receiving unit. The fine dust concentration is determined as a function of a parameter ratio, a parameter characterizing the electromagnetic radiation, of the emitted electromagnetic radiation to the received electromagnetic radiation.
Feinstaubsensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. So weist das Kraftfahrzeug aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Feinstaubsensor, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem beziehungsweise bei welchem eine Feinstaubkonzentration in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs und/oder in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs präziser und zuverlässiger bestimmt werden kann. It is an object of the invention to provide a particulate matter sensor, a motor vehicle and a method with which or in which a fine dust concentration in an interior of a motor vehicle and / or in an environmental region of the motor vehicle can be determined more precisely and reliably.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Feinstaubsensor, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. This object is achieved by a particulate matter sensor, by a motor vehicle and by a method having the features according to the respective independent claims.
Ein erfindungsgemäßer Feinstaubsensor für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuse. In dem Gehäuse sind eine Sendeeinheit zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung und eine Empfangseinheit zum Empfangen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung angeordnet. Der Feinstaubsensor ist dazu ausgebildet, eine Feinstaubkonzentration in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs und/oder in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs abhängig von einem Parameterverhältnis, eines die elektromagnetische Strahlung charakterisierenden Parameters, der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung zu einer empfangenen elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen. Als ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist vorgesehen, dass der Feinstaubsensor zusätzlich zu der an einer ersten Position in dem Gehäuse angeordneten ersten Empfangseinheit zumindest eine an einer von der ersten Position unterschiedlichen zweiten Position in dem Gehäuse angeordnete zweite Empfangseinheit zum Empfangen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung aufweist. An inventive fine dust sensor for a motor vehicle comprises a housing. In the housing, a transmitting unit for emitting an electromagnetic radiation and a receiving unit for receiving the emitted electromagnetic radiation are arranged. The fine dust sensor is designed to determine a fine dust concentration in an interior of the motor vehicle and / or in an environmental region of the motor vehicle depending on a parameter ratio, a parameter characterizing the electromagnetic radiation, the emitted electromagnetic radiation to a received electromagnetic radiation. As an essential idea of the invention, it is provided that the fine dust sensor has, in addition to the first receiving unit arranged at a first position in the housing, at least one second receiving unit arranged to receive the emitted electromagnetic radiation at a second position different from the first position in the housing.
Durch den erfindungsgemäßen Feinstaubsensor kann die Feinstaubkonzentration in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs und/oder in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs präziser und zuverlässiger bestimmt werden. By means of the fine dust sensor according to the invention, the fine dust concentration in the interior of the motor vehicle and / or in the surrounding area of the motor vehicle can be determined more precisely and reliably.
Bei dem Feinstaubsensor wird die ausgesendete elektromagnetische Strahlung von der ersten Empfangseinheit empfangen. Sind zwischen der Sendeeinheit und der ersten Empfangseinheit keine freien Staubpartikel vorhanden, so wird im Wesentlichen die gesamte ausgesendete elektromagnetische Strahlung von der ersten Empfangseinheit empfangen. Sind Feinstaubpartikel zwischen der Sendeeinheit und der ersten Empfangseinheit, insbesondere in einem Luftraum des Gehäuses zwischen der Sendeeinheit und der ersten Empfangseinheit, so wird die von der Sendeeinheit ausgesendete elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise durch die Feinstaubpartikel abgelenkt und die ausgesendete elektromagnetische Strahlung wird nur noch teilweise von der ersten Empfangseinheit empfangen. Dies wird durch das Parameterverhältnis quantitativ beschrieben. So kann der die elektromagnetische Strahlung charakterisierende Parameter beispielsweise Photonen der elektromagnetischen Strahlung beschreiben. Damit wäre das Parameterverhältnis ein Photonenverhältnis der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung zu der empfangenen elektromagnetischen Strahlung. In the particulate matter sensor, the emitted electromagnetic radiation is received by the first receiving unit. If no free dust particles are present between the transmitting unit and the first receiving unit, substantially all of the emitted electromagnetic radiation is received by the first receiving unit. Are particulate matter between the transmitting unit and the first receiving unit, in particular in an air space of the housing between the transmitting unit and the first receiving unit, the electromagnetic radiation emitted by the transmitting unit is at least partially deflected by the particulate matter and the emitted electromagnetic radiation is only partially from the received first receiving unit. This is described quantitatively by the parameter ratio. For example, the parameter characterizing the electromagnetic radiation can describe photons of the electromagnetic radiation. Thus, the parameter ratio would be a photon ratio of the emitted electromagnetic radiation to the received electromagnetic radiation.
Durch die zweite Empfangseinheit kann die Feinstaubkonzentration nun genauer und zuverlässiger bestimmt werden. So ist die zweite Empfangseinheit derart in dem Gehäuse angeordnet, dass bei einem idealerweise partikelfreien Luftraum des Gehäuses keinerlei ausgesendete elektromagnetische Strahlung durch die zweite Empfangseinheit empfangen wird. Lediglich bei Vorhandensein von Feinstaubpartikeln zwischen der Sendeeinheit und der ersten Empfangseinheit, insbesondere in dem Luftraum des Gehäuses, wird die ausgesendete elektromagnetische Strahlung derart durch die Feinstaubpartikel abgelenkt, dass zumindest ein Teil der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung von der zweiten Empfangseinheit empfangen wird. By the second receiving unit, the fine dust concentration can now be determined more accurately and reliably. Thus, the second receiving unit is arranged in the housing such that, in the case of an ideally particle-free air space of the housing, no emitted electromagnetic radiation is received by the second receiving unit. Only in the presence of particulate matter between the transmitting unit and the first receiving unit, in particular in the air space of the housing, the emitted electromagnetic radiation is so by the Fine dust particles deflected that at least a portion of the emitted electromagnetic radiation is received by the second receiving unit.
Die Feinstaubkonzentration in dem Luftraum des Gehäuses kann folgendermaßen bestimmt werden. Empfängt lediglich die erste Empfangseinheit die ausgesendete elektromagnetische Strahlung und nicht die zweite Empfangseinheit, so kann von einem feinstaubpartikelfreien Luftraum des Gehäuses ausgegangen werden. Dies lässt wiederum einen Rückschluss auf eine Luftqualität des Innenraums und/oder des Umgebungsbereichs bezüglich der Feinstaubbelastung zu. Sind allerdings Feinstaubpartikel in dem Luftraum des Gehäuses vorhanden, so empfängt die erste Empfangseinheit weniger, als dies bei partikelfreiem Luftraum der Fall ist, und die zweite Empfangseinheit empfängt mehr der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung, als dies bei partikelfreiem Luftraum des Gehäuses der Fall ist. Es lässt sich damit also allgemein sagen, dass je mehr Photonen der ausgesendeten Strahlung von der zweiten Empfangseinheit empfangen werden, desto mehr Feinstaubpartikel werden in dem Luftraum als vorhanden angenommen und folglich wird dadurch auch auf eine schlechtere Luftqualität bezüglich der Feinstaubbelastung rückgeschlossen. The particulate matter concentration in the air space of the housing can be determined as follows. Receives only the first receiving unit, the emitted electromagnetic radiation and not the second receiving unit, it can be assumed that a fine dust particle-free air space of the housing. This in turn allows a conclusion on an air quality of the interior and / or the surrounding area with respect to the particulate matter load. If, however, particulate matter is present in the air space of the housing, the first receiving unit receives less than is the case with particle-free air space, and the second receiving unit receives more of the emitted electromagnetic radiation than is the case with particle-free air space of the housing. Thus, it can generally be said that the more photons of the emitted radiation are received by the second receiving unit, the more particulate matter particles are assumed to be present in the airspace, and consequently it is also inferred that the quality of airborne particulate matter is inferior.
Durch den Feinstaubsensor kann insbesondere die Feinstaubkonzentration von Feinstaubpartikeln mit der Größe von 5 nm bis 2500 nm bestimmt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in den Luftraum einströmende Luft aus dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich, beispielsweise mittels eines Filters, derart vorbehandelt beziehungsweise gefiltert wird, dass eine andere Höchstgröße der Feinstaubpartikel, welche der Messung der Feinstaubkonzentration zugrunde gelegt werden, bestimmt wird. Dadurch kann die Luftqualität im Innenraum und/oder im Umgebungsbereich abhängig von der Größe der Feinstaubpartikel vielfältig bestimmt werden. In particular, the fine dust concentration of fine dust particles with the size of 5 nm to 2500 nm can be determined by the fine dust sensor. However, it can also be provided that air flowing into the air space from the interior space and / or the surrounding area, for example by means of a filter, is pretreated or filtered in such a way that a different maximum size of the fine dust particles, which are the basis of the measurement of the fine dust concentration, determined becomes. As a result, the air quality in the interior and / or in the surrounding area can be varied depending on the size of the particulate matter.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Empfangseinheit in Umlaufrichtung um eine Längsachse des Gehäuses betrachtet um 180° zu der Sendeeinheit in dem Gehäuse versetzt angeordnet ist, und die elektromagnetische Strahlung mit einer Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit in Richtung der ersten Empfangseinheit ausgesendet wird. So sind die erste Empfangseinheit und die Sendeeinheit also insbesondere gegenüber, insbesondere diametral, zueinander angeordnet. Dadurch ist die erste Empfangseinheit insbesondere in der Hauptabstrahlrichtung der Sendeeinheit angeordnet. Die elektromagnetische Strahlung, welche durch die Sendeeinheit ausgesendet wird, trifft also, insbesondere direkt, insbesondere ohne abgelenkt zu werden, auf die erste Empfangseinheit. Es kann ein Vorhandensein der Feinstaubpartikel in dem Luftraum des Gehäuses festgestellt werden, wenn durch die erste Empfangseinheit weniger von der elektromagnetischen Strahlung empfangen wird, als dies bei einem partikelfreien Luftraum der Fall ist. Die Feinstaubkonzentration kann dadurch präziser bestimmt werden. In particular, it is provided that the first receiving unit is viewed in the direction of rotation about a longitudinal axis of the housing offset by 180 ° to the transmitting unit in the housing, and the electromagnetic radiation is emitted with a main emission of the transmitting unit in the direction of the first receiving unit. Thus, the first receiving unit and the transmitting unit are thus in particular opposite, in particular diametrically, arranged to each other. As a result, the first receiving unit is arranged in particular in the main emission direction of the transmitting unit. The electromagnetic radiation which is emitted by the transmitting unit thus hits, in particular directly, in particular without being deflected, on the first receiving unit. A presence of the particulate matter in the air space of the housing can be detected if less of the electromagnetic radiation is received by the first receiving unit than is the case with a particle-free air space. The fine dust concentration can be determined more precisely.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die zweite Position der zweiten Empfangseinheit in einem Winkel, insbesondere 90°, in Umlaufrichtung e iner Längsachse des Gehäuses zu der ersten Position der ersten Empfangseinheit angeordnet ist. Dadurch ist die zweite Empfangseinheit vorzugsweise nicht im Bereich der unabgelenkten ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung angeordnet. Die zweite Empfangseinheit empfängt dadurch also insbesondere keine elektromagnetische Strahlung, wenn der Luftraum feinstaubpartikelfrei ist. Dadurch kann die zweite Empfangseinheit eigenständig neben der ersten Empfangseinheit zum Bestimmen der Feinstaubkonzentration verwendet werden. Weiterhin kann dadurch beispielsweise eine mit der ersten Empfangseinheit bestimmte Feinstaubkonzentration durch die zweite Empfangseinheit überprüft werden. Wird das Parameterverhältnis zwischen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung und der durch die erste Empfangseinheit empfangenen elektromagnetischen Strahlung größer, so ist es insbesondere vorgesehen, dass das Parameterverhältnis zwischen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung und der durch die zweite Empfangseinheit empfangenen elektromagnetischen Strahlung kleiner wird. Vorteilhaft ist also, dass durch die Anordnung der zweiten Empfangseinheit in dem Winkel die Feinstaubkonzentration genauer und zuverlässiger bestimmt werden kann. It is preferably provided that the second position of the second receiving unit is arranged at an angle, in particular 90 °, in the circumferential direction e in a longitudinal axis of the housing to the first position of the first receiving unit. As a result, the second receiving unit is preferably not arranged in the region of the undeflected emitted electromagnetic radiation. The second receiving unit thus receives in particular no electromagnetic radiation when the air space is fine dust particles free. As a result, the second receiving unit can be used independently next to the first receiving unit for determining the fine dust concentration. Furthermore, for example, a fine dust concentration determined by the first receiving unit can be checked by the second receiving unit. If the parameter ratio between the emitted electromagnetic radiation and the electromagnetic radiation received by the first receiving unit increases, it is provided in particular that the parameter ratio between the emitted electromagnetic radiation and the electromagnetic radiation received by the second receiving unit becomes smaller. It is therefore advantageous that the arrangement of the second receiving unit in the angle, the fine dust concentration can be determined more accurately and reliably.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Feinstaubsensor eine an einer von der ersten Position und der zweiten Position unterschiedlichen dritten Position in dem Gehäuse angeordnete dritte Empfangseinheit zum Empfangen der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Die dritte Empfangseinheit kann insbesondere durch die Eigenschaften der zweiten Empfangseinheit charakterisiert sein. So ist die dritte Empfangseinheit insbesondere ebenfalls derart in dem Gehäuse angeordnet, dass die ausgesendete elektromagnetische Strahlung bei dem feinstaubpartikelfreien Luftraum nicht von der dritten Empfangseinheit empfangen wird. Vorzugsweise wird also lediglich durch Feinstaubpartikel innerhalb des Luftraums des Gehäuses abgelenkte ausgesendete elektromagnetische Strahlung von der dritten Empfangseinheit empfangen. Dadurch kann die dritte Empfangseinheit auch wieder genutzt werden, um die Feinstaubkonzentration in dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich präziser und zuverlässiger zu bestimmen. Weiterhin ist die dritte Empfangseinheit vorteilhaft, da eine weitere nach dem Prinzip der zweiten Empfangseinheit arbeitende Empfangseinheit bereitgestellt wird und eine gesamte Zuverlässigkeit des Feinstaubsensors erhöht werden kann. Furthermore, it is preferably provided that the fine dust sensor has a third receiving unit arranged in the housing at a third position different from the first position and the second position for receiving the emitted electromagnetic radiation. The third receiving unit may in particular be characterized by the characteristics of the second receiving unit. Thus, the third receiving unit is in particular likewise arranged in the housing in such a way that the emitted electromagnetic radiation is not received by the third receiving unit in the fine dust particle-free air space. Preferably, only emitted by particulate matter within the air space of the housing emitted electromagnetic radiation is received by the third receiving unit. As a result, the third receiving unit can also be used again in order to more accurately and reliably determine the fine dust concentration in the interior space and / or the surrounding area. Furthermore, the third receiving unit is advantageous since a further operating according to the principle of the second receiving unit receiving unit is provided and An overall reliability of the particulate matter sensor can be increased.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die dritte Empfangseinheit in Umlaufrichtung um eine Längsachse des Gehäuses betrachtet zwischen 160° und 200°, insbesondere um 180° zu der zweiten Empfangseinheit in dem Gehäuse versetzt angeordnet ist. Dadurch ist die dritte Empfangseinheit möglichst weit von der zweiten Empfangseinheit entfernt in dem Gehäuse angeordnet. Der Luftraum des Gehäuses wird dadurch gleichmäßig für das Empfangen der ausgesendeten und durch Feinstaubpartikel abgelenkten elektromagnetischen Strahlung abgedeckt. Die Feinstaubkonzentration kann dadurch wiederum präziser bestimmt werden, als wenn die zweite Empfangseinheit und die dritte Empfangseinheit unmittelbar nebeneinander in dem Gehäuse angeordnet wären. Preferably, it is provided that the third receiving unit is arranged offset in the direction of rotation about a longitudinal axis of the housing between 160 ° and 200 °, in particular by 180 ° to the second receiving unit in the housing. As a result, the third receiving unit is arranged as far away as possible from the second receiving unit in the housing. The air space of the housing is thereby uniformly covered for receiving the emitted and deflected by particulate matter electromagnetic radiation. The fine dust concentration can in turn be determined more precisely than if the second receiving unit and the third receiving unit were arranged directly next to one another in the housing.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen sich radial zu einer Längsachse des Gehäuses erstreckenden, insbesondere vollständig von einer ersten Gehäuseseite des Gehäuses zu einer zweiten Gehäuseseite des Gehäuses durchgehenden, ersten Luftkanal aufweist, durch welchen Luft von dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich in einen Luftraum des Gehäuses einströmbar ist. Durch den ersten Luftkanal kann die Luft von dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich in den Luftraum des Gehäuses einströmen und es kann dort dann die Feinstaubkonzentration bestimmt werden. Der erste Luftkanal ist insbesondere als vollständig durch das Gehäuse durchgängiger Kanal ausgebildet und kann beispielsweise für Systeme mit konstantem Luftfluss in eine bestimmte Richtung, wie beispielsweise Belüftungsschächte, genutzt werden. Durch den ersten Luftkanal kann der Luftaustausch zwischen dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich mit dem Luftraum zuverlässiger bereitgestellt werden. Furthermore, it can be provided that the housing has a radially extending to a longitudinal axis of the housing, in particular completely from a first side of the housing to a second housing side of the housing continuous, first air duct, through which air from the interior and / or the surrounding area in an air space of the housing can be flowed. Through the first air duct, the air from the interior and / or the surrounding area can flow into the air space of the housing and it can then be determined there, the fine dust concentration. The first air duct is designed, in particular, as a channel that runs completely through the housing and can be used, for example, for systems with constant air flow in a specific direction, such as ventilation ducts. The air passage between the interior space and / or the surrounding area with the air space can be more reliably provided by the first air channel.
In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen, insbesondere vollständig von einer dritten Gehäuseseite des Gehäuses zu einer vierten Gehäuseseite des Gehäuses durchgehenden, zweiten Luftkanal aufweist, durch welchen Luft von dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich in einen Luftraum des Gehäuses einströmbar ist. Durch den zweiten Luftkanal ist der Luftraum des Gehäuses insbesondere nach allen Seiten des Gehäuses geöffnet. Dadurch kann eine bessere Zirkulation als mit lediglich dem ersten Luftkanal innerhalb des Luftraums ermöglicht werden. Durch den ersten Luftkanal und den zweiten Luftkanal kann der Luftaustausch zwischen dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich mit dem Luftraum effektiver und schneller erfolgen. In a further embodiment it can be provided that the housing has a, in particular completely from a third housing side of the housing to a fourth housing side of the housing continuous, second air passage through which air from the interior and / or the surrounding area in an air space of the housing is einströmbar. Through the second air duct, the air space of the housing is open in particular to all sides of the housing. This allows a better circulation than with only the first air duct within the airspace. Through the first air channel and the second air channel, the air exchange between the interior and / or the surrounding area with the air space can be made more effective and faster.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass eine erste Längsachse des ersten Luftkanals und eine zweite Längsachse des zweiten Luftkanals senkrecht zueinander angeordnet sind. Durch die Anordnung der Längsachsen senkrecht zueinander kann das Einströmen der Luft in den Luftraum weiterhin verbessert werden. So kann der Feinstaubsensor auch an Orten des Kraftfahrzeugs angeordnet werden, welche unregelmäßig oder von unterschiedlichen Richtungen aus mit Luft beströmt werden. Die Feinstaubkonzentration kann dadurch also wieder präziser und zuverlässiger bestimmt werden. Insbesondere kreuzen sich der erste Luftkanal und der zweite Luftkanal dadurch. Furthermore, it can be provided that a first longitudinal axis of the first air channel and a second longitudinal axis of the second air channel are arranged perpendicular to each other. The arrangement of the longitudinal axes perpendicular to each other, the inflow of air into the airspace can be further improved. Thus, the particulate matter sensor can also be arranged at locations of the motor vehicle, which are irregular or flowed from different directions with air. The fine dust concentration can therefore be determined more precisely and reliably again. In particular, the first air channel and the second air channel intersect thereby.
In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Feinstaubsensor zumindest einen Lüfter aufweist, durch welchen eine Luftströmung erzeugbar ist, welche das Einströmen von Luft von dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich in einen Luftraum des Gehäuses aktiv unterstützt. Durch den Lüfter können Öffnungen des ersten Luftkanals und/oder des zweiten Luftkanals beispielsweise kleiner ausgebildet werden, als dies ohne den Lüfter der Fall wäre. Durch die kleineren Öffnungen an den jeweiligen Gehäuseseiten des Gehäuses kann wiederum das Einfallen von Störlicht beziehungsweise unerwünschter elektromagnetischer Strahlung in den Luftraum von außerhalb des Gehäuses reduziert werden. Auch kann der Lüfter den Luftaustausch zwischen dem Luftraum und dem Innenraum und/oder dem Umgebungsbereich auch bei Räumen mit geringer Luftzirkulation ausreichend ermöglichen. Dadurch kann der Feinstaubsensor auch wieder an wenig luftdurchströmten Einbaulagen an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden. Die Feinstaubkonzentration kann durch den Lüfter wiederum präziser und zuverlässiger bestimmt werden. In a further embodiment it can be provided that the fine dust sensor has at least one fan, through which an air flow can be generated, which actively supports the inflow of air from the interior and / or the surrounding area into an air space of the housing. Through the fan openings of the first air duct and / or the second air duct can be made smaller, for example, than would be the case without the fan. In turn, the incidence of stray light or unwanted electromagnetic radiation into the air space from outside the housing can be reduced by the smaller openings on the respective housing sides of the housing. Also, the fan can sufficiently allow the exchange of air between the air space and the interior and / or the surrounding area even in rooms with low air circulation. As a result, the fine dust sensor can also be arranged again on mounting positions with little air flow through the motor vehicle. The fine dust concentration can in turn be determined more precisely and reliably by the fan.
In einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass eine Achse des Lüfters, um welcher ein Lüfterrad des Lüfters rotiert, koaxial zu einer Längsachse des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch wird die Luft insbesondere axial zu der Längsachse in den Luftraum eingeströmt. Vorteilhaft ist dadurch, dass das Gehäuse mit einer geringen Breite, bezogen auf eine Ebene in welcher sich die Sendeeinheit und die Empfangseinheiten erstrecken, ausgebildet werden kann. Durch den koaxial zu der Längsachse angeordneten Lüfter erstreckt sich das Gehäuse eher weiter in eine Höhe senkrecht zu dieser Ebene. In one embodiment, it can be provided that an axis of the fan about which a fan of the fan rotates is arranged coaxially to a longitudinal axis of the housing. As a result, the air is in particular flowed axially into the air space to the longitudinal axis. It is advantageous in that the housing with a small width, relative to a plane in which the transmitting unit and the receiving units extend, can be formed. By arranged coaxially with the longitudinal axis fan, the housing extends rather further in a height perpendicular to this plane.
In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen, dass ein Lüfterrad des Lüfters in radialer Richtung zu einer Längsachse des Gehäuses betrachtet seitlich neben dem Luftraum angeordnet ist, insbesondere ist das Lüfterrad in einer Ebene angeordnet, in welcher die Sendeeinheit und die jeweilige Empfangseinheit angeordnet sind. Durch den seitlich neben dem Luftraum angeordneten Lüfter wird die Luft vorzugsweise radial in den Luftraum eingeströmt. Der seitliche neben dem Luftraum angeordnete Lüfter führt dazu, dass das Gehäuse sich eher in die Breite erstreckt und mit einer geringen Höhe bezüglich der Ebene ausgebildet werden kann. In a further embodiment, it is provided that a fan of the fan is arranged in the radial direction to a longitudinal axis of the housing laterally next to the air space, in particular the fan is arranged in a plane in which the transmitting unit and the respective receiving unit are arranged. By the side of the airspace arranged fan is the Air preferably flowed radially into the air space. The lateral fan located adjacent the air space causes the housing to extend more in width and be formed with a small height with respect to the plane.
Es können auch mehrere Lüfter an dem Gehäuse vorgesehen sein. So können beispielsweise auch der koaxial angeordnete Lüfter und der seitlich neben dem Luftraum angeordnete Lüfter gemeinsam in dem Gehäuse angeordnet sein. Dadurch kann das Einströmverhalten der Luft in den Luftraum weiterhin verbessert werden. It can also be provided on the housing several fans. For example, the coaxially arranged fan and the fan arranged laterally next to the air space can also be arranged together in the housing. As a result, the inflow behavior of the air into the air space can be further improved.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass vor der ersten Empfangseinheit und/oder vor der zweiten Empfangseinheit eine lichtsammelnde Linse angeordnet ist. Ergänzend oder alternativ kann vor der ersten Empfangseinheit auch eine lichtzerstreuende Linse angeordnet sein. So ist die lichtzerstreuende Linse vor der ersten Empfangseinheit vorzugsweise angeordnet, um bei der Auswertung der ersten Empfangseinheit nicht in einen Sättigungsbereich zu kommen. Beabsichtigt ist also, dass dadurch nicht mehr Photonen auf die erste Empfangseinheit einstrahlen, als diese messtechnisch verarbeiten kann. Das Parameterverhältnis kann dadurch genauer bestimmt werden. Ergänzend oder alternativ ist vor der ersten Empfangseinheit und/oder der zweiten Empfangseinheit und/oder der dritten Empfangseinheit eine lichtsammelnde Linse angeordnet. Durch die lichtsammelnde Linse wird möglichst viel Streulicht, also durch Feinstaubpartikel in den Luftraum abgelenkte ausgesendete elektromagnetische Strahlung empfangen. Ein Empfangsbereich der zweiten Empfangseinheit und/oder der dritten Empfangseinheit für die durch die Feinstaubpartikel abgelenkte ausgesendete elektromagnetische Strahlung kann durch die lichtsammelnde Linse vergrößert werden. Es wird dadurch beispielsweise ermöglicht, dass die zweite Empfangseinheit und/oder die dritte Empfangseinheit oberhalb einer Mindestdetektionsgrenze von einfallender elektromagnetischer Strahlung betrieben wird. Die Feinstaubkonzentration kann dadurch wieder präziser und zuverlässiger bestimmt werden. It is preferably provided that a light-collecting lens is arranged in front of the first receiving unit and / or in front of the second receiving unit. Additionally or alternatively, a light-scattering lens may be arranged in front of the first receiving unit. Thus, the light-scattering lens is preferably arranged in front of the first receiving unit in order not to come into a saturation region in the evaluation of the first receiving unit. It is therefore intended that no more photons radiate to the first receiving unit, as this can process metrologically. The parameter ratio can thereby be determined more accurately. Additionally or alternatively, a light-collecting lens is arranged in front of the first receiving unit and / or the second receiving unit and / or the third receiving unit. The light-collecting lens as far as possible scattered light, so received by particulate matter in the airspace deflected emitted electromagnetic radiation. A reception area of the second reception unit and / or of the third reception unit for the electromagnetic radiation which is deflected by the fine dust particles can be enlarged by the light-collecting lens. This makes it possible, for example, for the second receiving unit and / or the third receiving unit to be operated above a minimum detection limit of incident electromagnetic radiation. The fine dust concentration can thus be determined more precisely and reliably.
Der Feinstaubsensor kann beispielsweise im infraroten Bereich der elektromagnetischen Strahlung oder aber im Bereich des sichtbaren Lichts der elektromagnetischen Strahlung oder aber im ultravioletten Bereich der elektromagnetischen Strahlung betrieben werden. Durch das Betreiben des Feinstaubsensors mit sichtbarem Licht oder ultravioletter elektromagnetischer Strahlung, kann die elektromagnetische Strahlung, beispielsweise durch die geringere Wellenlänge, stärker an den Feinstaubpartikeln gestreut werden und die Feinstaubkonzentration kann genauer bestimmt werden. Damit kann der Fokus der Feinstauberkennung auf eine bestimmte Partikelgröße gelegt werden. Es können dann kleine Partikel, beispielsweise von Zigarettenrauch, weniger in Betracht gezogen werden als große Partikel, beispielsweise von Fahrzeugabgasen. The fine dust sensor can be operated, for example, in the infrared range of the electromagnetic radiation or else in the range of the visible light of the electromagnetic radiation or else in the ultraviolet range of the electromagnetic radiation. By operating the particulate matter sensor with visible light or ultraviolet electromagnetic radiation, the electromagnetic radiation, for example due to the lower wavelength, can be more scattered at the particulate matter particles and the particulate matter concentration can be more accurately determined. Thus, the focus of the fine dust detection can be set to a specific particle size. Small particles, for example of cigarette smoke, may then be less considered than large particles, for example of vehicle exhaust gases.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Feinstaubsensor. Das Kraftfahrzeug kann auch mehrere der Feinstaubsensoren aufweisen. Der Feinstaubsensor weist insbesondere ein Kraftfahrzeugbefestigungselement auf, um an dem Kraftfahrzeug befestigt zu werden. Der Feinstaubsensor kann in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs angebracht werden, um die Feinstaubkonzentration in dem Innenraum zu bestimmen. Alternativ kann der Feinstaubsensor aber auch derart an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden, dass die Feinstaubkonzentration in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs und somit die Feinstaubkonzentration einer äußeren Umgebungsluft des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. In dem Innenraum des Kraftfahrzeugs kann der Feinstaubsensor beispielsweise an einer Dachverkleidung des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. The invention also relates to a motor vehicle with a fine dust sensor according to the invention. The motor vehicle may also have several of the particulate matter sensors. The particulate matter sensor in particular has a motor vehicle fastening element in order to be fastened to the motor vehicle. The particulate matter sensor can be mounted in an interior of the motor vehicle to determine the fine dust concentration in the interior. Alternatively, however, the fine dust sensor can also be arranged on the motor vehicle such that the fine dust concentration in an ambient region of the motor vehicle and thus the fine dust concentration of an outer ambient air of the motor vehicle is determined. In the interior of the motor vehicle, the fine dust sensor may be arranged, for example, on a roof lining of the motor vehicle.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Feinstaubsensor als separates Modul oder als in andere Bauteile des Kraftfahrzeugs integrierbares Modul ausgebildet ist. So kann der Feinstaubsensor beispielsweise als alleinstehendes separates Modul an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden oder der Feinstaubsensor kann in ein bereits vorhandenes Bauteil des Kraftfahrzeugs integriert werden. So kann der Feinstaubsensor beispielsweise an ein Bauteil an einer Innenseite einer Fahrzeugfrontscheibe des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einem Regensensor und/oder einem elektrisch abblendbaren Innenspiegel und/oder einer Frontkamera des Kraftfahrzeugs angeordnet werden beziehungsweise mit diesen Bauteilen zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse integriert werden. Furthermore, it is preferably provided that the particulate matter sensor is designed as a separate module or as a module that can be integrated into other components of the motor vehicle. For example, the particulate matter sensor can be arranged as a stand-alone separate module on the motor vehicle, or the particulate matter sensor can be integrated into an already existing component of the motor vehicle. For example, the fine dust sensor can be arranged on a component on an inner side of a vehicle windshield of the motor vehicle, such as a rain sensor and / or an electrically dimming rearview mirror and / or a front camera of the motor vehicle or can be integrated with these components together in a common housing.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bestimmen einer Feinstaubkonzentration in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs und/oder in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird mit einer Sendeeinheit eine elektromagnetische Strahlung ausgesandt und die ausgesandte elektromagnetische Strahlung wird nach dem Strahlen durch einen Luftraum eines Gehäuses von einer Empfangseinheit empfangen. Die Feinstaubkonzentration wird abhängig von einem Parameterverhältnis, eines die elektromagnetische Strahlung charakterisierenden Parameters, der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung zu einer empfangenen elektromagnetischen Strahlung bestimmt. Als ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Feinstaubkonzentration zusätzlich abhängig von einer von zumindest einer zweiten Empfangseinheit empfangenen elektromagnetischen Strahlung bestimmt wird. The invention also relates to a method for determining a fine dust concentration in an interior of a motor vehicle and / or in an environmental region of the motor vehicle. In the method, an electromagnetic radiation is emitted with a transmitting unit and the emitted electromagnetic radiation is received after the radiation through an air space of a housing of a receiving unit. The fine dust concentration is determined as a function of a parameter ratio, a parameter characterizing the electromagnetic radiation, of the emitted electromagnetic radiation to a received electromagnetic radiation. As an essential idea of the invention, it is provided that the fine dust concentration is additionally determined as a function of an electromagnetic radiation received by at least one second receiving unit.
Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Feinstaubsensor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren. The preferred embodiments presented with reference to the fine dust sensor according to the invention and their advantages apply correspondingly to the motor vehicle according to the invention and to the method according to the invention.
Mit Angaben „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „horizontal“, „vertikal“ etc. sind die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen des Feinstaubsensors gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben. The terms "top", "bottom", "front", "rear", "horizontal", "vertical", etc., indicate the positions and orientations given when the particulate matter sensor is used and used as intended.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which thus do not have all the features of an originally formulated independent claim.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. The embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings.
Dabei zeigen: Showing:
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
In
Der Feinstaubsensor
Durch die Sendeeinheit
Die erste Empfangseinheit
Durch die erste Empfangseinheit
Durch die zweite Empfangseinheit
Durch die Mehrzahl der Empfangseinheiten
Optional ergänzend kann vor der ersten Empfangseinheit
Durch den Lüfter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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