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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zustandserkennung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 7 der Erfindung.
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Seit geraumer Zeit ist es bekannt, unter Zuhilfenahme einer Mehrzahl Temperatursensoren das Raumklima in der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs zu regeln, um den Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen zu verbessern (vgl. insbes.
DE 102 08 851 A1 ). Darüber hinaus ist aus der
DE 199 83 520 B4 ein Sensor zur Reglung von Klimaanlagen bekannt, welcher Sensor eine einen Raumbereich zugewandte Oberseite und eine dem Raumbereich abgewandte Unterseite aufweist. An der Ober- und Unterseite ist je eine temperaturabhängige Widerstandsbahn angeordnet. Beispielsweise sind die Widerstandsbahnen in ein flexibles Gewebe eines Sicherheitsgurts eingewebt. Zwischen den Widerstandsbahnen ist eine Dämmschicht angeordnet. Im Besonderen ist vorgesehen, dass die Temperatur an der Unterseite konstant gehalten wird und die Temperatur an der Oberseite von der Temperatur der Unterseite und der Temperatur der Dämmschicht abhängt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Temperaturdifferenz zwischen der Oberseite und der Unterseite konstant gehalten und hängt eine Temperatur an der Oberseite von einem durch die Widerstandsbahn an der Oberseite fließenden Konstantstrom ab. Die sich an der Sensoroberseite einstellende Temperatur ist ein Maß für den Wärmestrom, der von der Sensoroberseite in den angrenzenden Raumbereich abfließt. Der in den an die Sensoroberseite angrenzenden Raumbereich abfließende Wärmestrom ist ein Maß für das in diesem Raumbereich bestehende Raumklima. Diese relativ komplizierte Vorgehensweise zur Regelung von Klimaanlagen erscheint wenig praktikabel, da diese zur Erzielung einer bestimmten konstanten Temperatur unter Umständen nicht nur ein Heizen der Unterseite, sondern auch ein Kühlen besagter Unterseite erfordern kann, insbesondere dann, wenn beispielsweise die reale Kontakttemperatur eines anliegenden Körpers, vorliegend des Körpers eines den Sicherheitsgurt tragenden Fahrzeuginsassen, höher ist als die konstant zu haltende Temperatur. Soll dagegen die besagte konstante Temperatur allein durch Heizen bewerkstelligt werden, ist der unter Umständen bereits warme Körper noch weiter aufzuheizen. Ob dies in der Praxis wirklich gewünscht ist, mag dahingestellt bleiben. Die
DE 103 27 753 A1 beschreibt eine Sensoranordnung zur Anbringung an einem Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Sensor, der an der dem Körper des Kraftfahrzeuginsassen abgewandten Oberseite des Sicherheitsgurtes angebracht ist, um die Gleit- und Rolleigenschaften des Gurtes nicht zu beeinträchtigen. Die dem Körper zugwandte Unterseite des Sicherheitsgurtes bleibt frei und unverändert. Der Sensor kann beispielsweise als Mikrofon, als Herzfrequenzsensor oder als Körpertemperatursensor ausgebildet sein. Dem Sensor können in den Gurt eingewebte Leiter zugeordnet sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kostengünstige sowie funktionssichere Vorrichtung zur Zustandserkennung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug unter Zuhilfenahme zumindest eines Sensors zu schaffen, mittels derer zur Erlangung eines bestimmten Komfortzustandes des Fahrzeuginsassen eine Klimaanlage des Fahrzeugs regelbar ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung soll ferner ein geeignetes Verfahren zur Zustandserkennung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug unter Zuhilfenahme zumindest eines Sensors angegeben werden.
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Ausgehend von einer Vorrichtung zur Zustandserkennung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug, mit zumindest einem ersten Sensor zur Regelung einer Klimaanlage des Fahrzeugs, wobei besagter erster Sensor an einem mit dem Körper des Fahrzeuginsassen in unmittelbaren Kontakt stehenden Fahrzeugteil angeordnet ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der erste Sensor als ein die reale oder weitestgehend reale Oberflächentemperatur des Fahrzeuginsassen messender Sensor ausgebildet ist.
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Durch diese Maßnahme wird sozusagen eine Kontakttemperatur unmittelbar am Fahrzeuginsassen gemessen. Die besagte Kontakttemperatur gibt ein Maß für den Bekleidungszustand bzw. wie weit weg die Temperatur für einen kalt empfundenen Bereich von einer idealen Temperatur entfernt ist. In Abhängigkeit der aktuell gemessenen realen Temperatur wird die Klimaanlage geregelt, d. h., es wird auf den betreffenden Insassen bezogen durch bevorzugt zonale Klimatisierung mehr oder weniger geheizt oder gekühlt, sofern eine Abweichung oder ein Trend einer Abweichung von einem in einer elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage hinterlegten oder voreingestellten Sollwert zu verzeichnen ist.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach ist bevorzugt vorgesehen, dass der zumindest eine erste Sensor auf der dem Fahrzeuginsassen unmittelbar zugewandten und in Kontakt mit demselben stehenden Oberfläche des Fahrzeugteils angeordnet oder fahrzeuginsassennah in das Fahrzeugteil integriert ist. Dies hat den Vorteil, dass unmittelbar auf den Sensor einwirkende und das Messergebnis verfälschende andere Temperatureinflüsse wirkungsvoll vermieden sind. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass der zumindest eine erste Sensor faden- oder flächenförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird vorteilhaft ein großer Körperbereich des Fahrzeuginsassen detektiert, woraus ein qualitativ besseres Messergebnis resultiert als bei herkömmlicher punktueller Messung von Temperaturen. Der zumindest eine erste Sensor ist dazu vorzugsweise so auf Temperaturänderungen reagierend ausgebildet, dass derselbe eine elektrische Widerstandsänderung detektiert, um mittels einer elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage in Auswertung generierter Signale des Sensors zur Regelung der Klimaanlage über die Länge oder Fläche des Sensors gesehen auf eine mittlere Oberflächentemperatur des Fahrzeuginsassen zumindest im sensierten Bereich desselben zu schließen. Um die Klimaanlage noch sensibler und komfortbetonter regeln zu können, ist zur Bereitstellung einer weiteren Regelungskomponente zumindest ein zweiter Sensor vorgesehen, der zum zumindest einen ersten Sensor und zum Fahrzeuginsassen beabstandet und thermisch isoliert oder weitestgehend thermisch isoliert am oder im besagten Fahrzeugteil angeordnet sowie ausgebildet ist, die reale Temperatur des Fahrzeugteils und/oder die reale Temperatur im Fahrzeug jeweils beabstandet zum zumindest einen ersten Sensor und zum Fahrzeuginsassen zu messen. Der besagte zweite Sensor ist demnach so angeordnet und ausgebildet, dass weitestgehend unabhängig von der Körperwärme des Fahrzeuginsassen eine Temperatur gemessen wird, die beispielsweise ein Maß dafür gibt, inwieweit eine Oberfläche durch Wärmestrahlung (Sonnenstrahlung) und/oder Konvektion aufgeheizt wird oder demgegenüber durch beispielsweise Lüftung eine Kühlung erfährt. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung an einem Sicherheitsgurt oder einem Fahrzeugsitz einsetzbar, welche im Sinne der Erfindung unmittelbaren Kontakt mit einem Fahrzeuginsassen haben.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin durch ein Verfahren zur Zustandserkennung eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug unter Verwendung zumindest eines ersten Sensors zur Regelung einer Klimaanlage des Fahrzeugs, wobei besagter erster Sensor an einem mit dem Körper des Fahrzeuginsassen in unmittelbaren Kontakt stehenden Fahrzeugteil angeordnet ist, gelöst. Es zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der zumindest eine erste Sensor die reale oder weitestgehend reale Oberflächentemperatur des Fahrzeuginsassen misst. Bevorzugt findet als erster Sensor ein faden- oder flächenförmig ausgebildeter und auf Temperaturänderungen reagierender Sensor Verwendung. Weiter bevorzugt detektiert der zumindest eine erste Sensor eine elektrische Widerstandsänderung, um mittels einer elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage in Auswertung generierter Signale des Sensors zur Regelung der Klimaanlage über die Länge oder Fläche des Sensors gesehen auf eine mittlere Oberflächentemperatur des Fahrzeuginsassen zumindest im sensierten Bereich desselben zu schließen. D.h., mit einer Temperaturänderung im Kontaktbereich ändert sich der elektrische Widerstand des faden- oder flächenförmig ausgebildeten Sensors, wodurch somit die reale Körpertemperatur ermittelt wird. Der Sensor ist demnach kalibriert auf einen veränderten Widerstand. In Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt zur Bereitstellung einer weiteren Regelungskomponente zumindest ein zweiter, zum zumindest einen ersten Sensor und zum Fahrzeuginsassen beabstandet und thermisch isoliert oder weitestgehend thermisch isoliert am oder im besagten Fahrzeugteil angeordneter Sensor zur Anwendung, der die reale Temperatur des Fahrzeugteils und/oder die reale Temperatur im Fahrzeug jeweils beabstandet zum zumindest einen ersten Sensor und zum Fahrzeuginsassen misst. Es wird demgemäß auch in diesem Bereich die reale Temperatur bzw. Oberflächentemperatur des Fahrzeugteils gemessen, welche aus den umgebenden Bedingungen resultiert. Wie bereits vorstehend ausgeführt, interessiert hier insbesondere, inwieweit eine Oberfläche durch Wärmestrahlung (Sonnenstrahlung) und/oder Konvektion aufgeheizt wird oder demgegenüber durch beispielsweise Lüftung eine Kühlung erfährt.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
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1 eine mit einer Mehrzahl Fahrzeuginsassen besetzte Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, wobei jeder Fahrzeuginsasse mittels eines Sicherheitsgurtes am zugeordneten Fahrzeugsitz fixiert ist, und
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2 äußerst schematisch eine Schnittdarstellung des Sicherheitsgurtes entlang der Schnittlinie I-I nach 1.
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1 zeigt eine Fahrgastzelle 1 eines Fahrzeugs 2, insbesondere Kraftfahrzeugs, in welcher beispielsweise vier Fahrzeuginsassen 3 platziert sind. Einem jeden Fahrzeuginsassen 3 ist ein denselben kontaktierendes Fahrzeugteil 4 in Form eines Sicherheitsgurtes 4a zugeordnet. Der vorliegend in Funktionsstellung befindliche Sicherheitsgurt 4a schmiegt sich gemäß mit einem schräg aufwärts verlaufenden Gurtabschnitt an den Oberkörper eines Fahrzeuginsassen 3 an, wobei ein nicht zeichnerisch dargestellter, etwa waagerecht verlaufender Gurtabschnitt des Sicherheitsgurts 4a sich als Bauchgurt an den Körper des Fahrzeuginsassen 3 anschmiegt. Das Fahrzeug 2 ist mit einer an sich bekannten und demgemäß nicht näher dargestellten Klimaanlage zur Klimatisierung der Fahrgastzelle 1 ausgestattet. Bevorzugt weist die Klimaanlage auch Mittel zur zonalen Klimatisierung, insbesondere zu einer insassenbezogenen Klimatisierung auf, indem entsprechende Luftdüsen zur individuellen Ausrichtung auf einen Fahrzeuginsassen 3 und/oder auf bestimmte Körperpartien desselben vorgesehen sind.
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Die Klimaanlage wird bevorzugt in Abhängigkeit voreingestellter und/oder in einer elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage hinterlegter Temperatur-Sollwerte geregelt, welche Sollwerte bevorzugt Komfortbedingungen des betreffenden Fahrzeuginsassen 3 entsprechen. Der besagte Temperatur-Sollwert wird mit kontinuierlich gemessenen Temperatur-Istwerten verglichen. Sofern eine Abweichung oder ein Trend einer Abweichung vom voreingestellten und/oder in der elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage hinterlegten Sollwert zu verzeichnen ist, wird die Klimaanlage entsprechend nachgeregelt, d. h., es wird insassenbezogen mehr oder weniger geheizt oder gekühlt.
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Der Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung je Fahrzeuginsasse 3 ein erster und ein zweiter Sensor 5, 6 zugeordnet, welche Temperatur-Istwerte der elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage zur Verfügung stellen. Die besagten Sensoren 5, 6 sind am Sicherheitsgurt 4a eines jeden Fahrzeuginsassen 3 angeordnet und mittels nicht zeichnerisch dargestellter Signal-Leitungen bzw. -Kabel oder kabellos, beispielsweise per Funk, mit der elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage verbunden.
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Der Sicherheitsgurt 4a ist durch ein bevorzugt gewebtes Untermaterial 7 und ein bevorzugt gewebtes Obermaterial 8 gebildet, welche mittels einer thermisch isolierenden Schicht 9 voneinander separiert sind. Als thermisch isolierende Schicht 9 kann beispielsweise eine geschlossenporige Kunststoff-Schaumschicht zur Anwendung kommen.
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Der erste Sensor 5 ist faden- oder flächenförmig, vorliegend als ein langgestreckter Streifen ausgebildet, der sich entlang des schräg aufwärts verlaufenden und sich an den Oberkörper des Fahrzeuginsassen 3 anschmiegenden Gurtabschnitt des Sicherheitsgurts 4a erstreckt und insassennah in das Untermaterial 7 des Sicherheitsgurts 4a integriert, bevorzugt eingewebt ist (vgl. 2). Etwaige erforderliche elektrische und/oder Signal-Leitungen bzw. -Kabel sind bevorzugt ebenfalls in den Sicherheitsgurt 4a integriert, insbesondere eingewebt. Demgegenüber kann der besagte erste Sensor 5 auch auf der dem betreffenden Fahrzeuginsassen 3 unmittelbar zugewandten und in Kontakt stehenden Oberfläche 10 des Untermaterials 7 des Sicherheitsgurtes 4a angeordnet, beispielsweise auf besagte Oberfläche 10 aufgeklebt sein (nicht zeichnerisch dargestellt). In 1 ist der erste Sensor 5 äußerst schematisch durch eine gestrichelte Linienführung dargestellt. Der erste Sensor 5 kann danach geradlinig oder gekrümmt, beispielsweise mäandernd ausgebildet bzw. angeordnet sein, wobei letzteres vorteilhaft eine größere Messlänge bewirkt.
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Durch vorstehende Maßnahme ist der erste Sensor 5 in die Lage versetzt, die reale oder weitestgehend reale Oberflächentemperatur des Fahrzeuginsassen 3 zu messen. Im Besonderen ist der erste Sensor 5 so auf Temperaturänderungen reagierend ausgebildet, dass derselbe eine elektrische Widerstandsänderung detektiert. Mittels der elektronischen Regel- und Steuereinheit der Klimaanlage wird in Auswertung generierter Signale des ersten Sensors 5 zur Regelung der Klimaanlage über die Länge oder Fläche des ersten Sensors 5 gesehen auf eine mittlere Oberflächentemperatur des Fahrzeuginsassen 3 zumindest im sensierten Bereich desselben geschlossen.
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Um die Klimaanlage noch sensibler und komfortbetonter regeln zu können, ist zur Bereitstellung einer weiteren Regelungskomponente der zweite Sensor 6 vorgesehen. Dieser ist ebenfalls faden- oder flächenförmig, vorliegend als ein langgestreckter Streifen ausgebildet, der sich entlang des schräg aufwärts verlaufenden Gurtabschnitt des Sicherheitsgurts 4a erstreckt, jedoch nunmehr auf der dem ersten Sensor 5 gegenüberliegenden Seite des Sicherheitsgurts 4a. Dieser zweite Sensor 6 ist in das Obermaterial 8 des Sicherheitsgurts 4a integriert, bevorzugt in dasselbe eingewebt (vgl. 2). Demgegenüber kann der zweite Sensor 6 auch auf der freien Oberfläche 11 des Obermaterials 8 des Sicherheitsgurtes 4a angeordnet, beispielsweise auf besagte Oberfläche 11 aufgeklebt sein (nicht zeichnerisch dargestellt). In 2 ist der zweite Sensor 6 äußerst schematisch durch eine durchgezogene Linienführung kenntlich gemacht und kann danach ebenfalls geradlinig oder gekrümmt, beispielsweise mäandernd ausgebildet bzw. angeordnet sein. Auch der zweite Sensor 6 misst eine reale Temperatur, nämlich die Temperatur des Obermaterials 8 des Sicherheitsgurtes 4a und/oder die Temperatur in der unmittelbaren Raumumgebung.
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Wie den 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, ist der zweite Sensor 6 nicht nur mittels der thermisch isolierenden Schicht 9 vom ersten Sensor 5 separiert, sondern er ist auch seitlich versetzt zu demselben angeordnet, wodurch ein größere Beabstandung zwischen den Sensoren 5, 6 untereinander resultiert. In Kombination mit der besagten Schicht 9 ist eine nachteilige Verfälschung der Messergebnisse der beiden Sensoren 5, 6, insbesondere jedoch eine nachteilige Beeinflussung des zweiten Sensors 6 durch die unmittelbare Körperwärme des betreffenden Fahrzeuginsassen 3 wirkungsvoll ausgeschlossen.
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Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel, sondern erfasst auch eine Ausführung, bei der der zweite Sensor 6 an anderer Stelle als am Sicherheitsgurt 4a, vorzugsweise noch weiter beabstandet zum Fahrzeuginsassen 3 angeordnet ist. So kann dieser zweite Sensor 6 beispielsweise an einem Interieur-Teil des Fahrzeugs 2, beispielsweise an einer Karosserie-Innenverkleidung desselben angeordnet sein (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf besagten Sicherheitsgurt 4a beschränkt, an welchem zumindest der erste Sensor 5, welcher die Oberflächentemperatur des Fahrzeuginsassen 3 detektieren respektive misst, angeordnet ist, sondern es wird jedwedes andere Fahrzeugteil 4, welches im Betrieb des Fahrzeugs 2 weitestgehend ständig mit dem Fahrzeuginsassen 3 in Kontakt ist, durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst. So kann beispielsweise auch ein Fahrzeugsitz 4b, insbesondere dessen Sitzfläche und/oder Rückenlehne, insassenseitig wenigstens mit einem ersten Sensor 5 ausgestattet sein. Ein etwaige dann ebenfalls vorgesehener zweiter Sensor 6 kann dann thermisch isoliert und beabstandet zum ersten Sensor 5 und zum betreffenden Fahrzeuginsassen 3 derart angeordnet sein, dass dieser beispielsweise die reale Temperatur der Oberfläche des Fahrzeugsitzes 4b und/oder die Temperatur in der unmittelbaren Raumumgebung desselben misst, wobei eine direkte Beeinflussung des zweiten Sensors 6 durch die Körperwärme des Fahrzeuginsassen 3 wirkungsvoll zu vermeiden ist, beispielsweise durch Wahl einer großen Beabstandung des zweiten Sensors 6 vom Fahrzeuginsassen 3 (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrgastzelle
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Fahrzeuginsasse
- 4
- Fahrzeugteil
- 4a
- Sicherheitsgurt
- 4b
- Fahrzeugsitz
- 5
- erster Sensor
- 6
- zweiter Sensor
- 7
- Untermaterial (Sicherheitsgurt 4a)
- 8
- Obermaterial (Sicherheitsgurt 4a)
- 9
- thermisch isolierende Schicht
- 10
- Oberfläche (Untermaterial 7)
- 11
- Oberfläche (Obermaterial 8)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10208851 A1 [0002]
- DE 19983520 B4 [0002]
- DE 10327753 A1 [0002]
