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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Wartungszeitpunkts für einen Innenraumluftfilter eines Lüftungssystems eines Fahrzeugs sowie ein Computerprogrammprodukt.
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Obwohl gesetzliche Bestimmung immer höhere Anforderung an die zulässige Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen stellen und zunehmend alternative Fahrzeugkonzepte mit geringerem Schadstoffausstoß, wie z. B. Hybridelektrokraftfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge oder batterieelektrische Fahrzeuge, an Bedeutung gewinnen, werden die zulässigen Grenzwerte für Luftschadstoffe dennoch häufig überschritten, was u. a. zu einer Gesundheitsgefährdung von die schadstoffbelastete Luft einatmenden Personen führen kann.
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Moderne Fahrzeuge verfügen über Luftfiltrationssysteme, z. B. als Teil einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, um die Schadstoffbelastung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft zu verringern. Derartige Luftfiltrationssysteme weisen Innenraumluftfilter, z. B. Aktivkohlefilter oder Filter zur Eliminierung von Schadstoffen wie Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen, Formaldehyd etc., auf.
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Allen Innenraumluftfiltern gemein ist, dass sie nach einer gewissen Einsatzdauer (Wartungsintervall) gewartet, z. B. gereinigt oder ausgetauscht, werden müssen. Diese Einsatzdauer wird üblicherweise vom Hersteller, z. B. in Abhängigkeit der Fahrleistung des Fahrzeugs, vorgegeben und beruht im Wesentlichen auf Erfahrungswerten, wobei von einem durchschnittlichen Fahrprofil ausgegangen wird, d. h. einer üblichen Mischung aus Fahren im Stadtverkehr, über Land und auf der Autobahn.
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Bei einer Abweichung vom durchschnittlichen Fahrprofil besteht allerdings die Gefahr, dass der Innenraumluftfilter entweder zu zeitig oder zu spät gewartet wird. Beispielsweise wäre bei einem überwiegenden Fahren im Stadtverkehr mit hoher Schadstoffbelastung eine Verkürzung des Wartungsintervalls erforderlich, während bei einem überwiegenden Fahren in ländlichen Gebieten das Wartungsintervall verlängert werden könnte.
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Entsprechend kann im ersten Fall eine zuverlässige Funktionsfähigkeit des Innenraumluftfilters nicht für den Zeitraum des herstellerseitig vorgegebenen Wartungsintervalls sichergestellt werden, so dass es aufgrund eine unzureichenden Filterung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft zu einer gesundheitlichen Beeinträchtigung der Fahrzeuginsassen kommen kann.
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Im zweiten Fall hingegen erfolgt die Wartung des Innenraumluftfilters zu früh, so dass unnötigerweise Wartungskosten anfallen und ggf. die Umwelt durch einen zu frühen Filteraustausch belastet wird.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, die Eigenschaften des Innenraumluftfilters nutzen, um dessen Funktionsfähigkeit zu beurteilen und einen Wartungszeitpunkt bestimmen zu können. Beispielsweise offenbart die
DE 20 2008 014 324 U1 ein Verfahren, beim dem mittels eines elektromechanischen Sensors eine Differenz des Druck vor und nach dem Innenraumluftfilter ermittelt wird.
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Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass zusätzliche Bauteile, wie z. B. Sensoren, benötigt werden, die zusätzliche Kosten verursachen. Zudem wird lediglich eine Druckdifferenz analysiert, die hauptsächlich von der Partikelbelastung des zugeführten Luftstroms abhängig ist, jedoch nicht zur Berücksichtigung nicht partikelgebundener Schadstoffe, z. B. gasförmiger Schadstoffe wie Stickoxide, zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Funktionsfähigkeit eines Aktivkohlefilters nur sehr eingeschränkt anhand einer Druckdifferenz beurteilt werden, da für die Funktionsfähigkeit insbesondere der Anteil zugeführter gasförmiger Schadstoffe ausschlaggebend ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit anzugeben, mit der die genannten Probleme vermieden werden können.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche enthalten Ausführungsvarianten dieser erfindungsgemäßen Lösungen.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, das Wartungsintervall des Luftfilters für die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft (Innenraumluftfilter) an das tatsächliche Fahrprofil des Fahrzeugs und somit die konkrete Schadstoffbelastung des absolvierten Fahrwegs anzupassen. Eine zu frühe oder zu späte Wartung des Innenraumluftfilters kann dadurch vermieden werden. Das Wartungsintervall kann dabei einerseits von der Luftschadstoffbelastung und andererseits von der Durchströmung des Filters beeinflusst werden.
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Beispielsweise kann eine ausreichende Funktionsfähigkeit des Innenraumluftfilters auch bei einem Fahren in Gebieten mit stark schadstoffbelasteter Luft gewährleistet werden, so dass die Gefahr einer durch die Zuführung von schadstoffbelasteter Luft zum Fahrzeuginnenraum verursachte gesundheitliche Beeinträchtigung der Fahrzeugpassagiere weitgehend vermieden werden kann, indem eine Wartung des Innenraumluftfilters vor Ablauf des herstellerseitig vorgegebenen Wartungsintervalls empfohlen wird.
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Demgegenüber kann das herstellerseitig vorgegebene Wartungsintervall bei einem Fahren in Gebieten mit gering schadstoffbelasteter Luft verlängert werden, so dass Wartungskosten eingespart und die mit der Filterwartung zwangsläufige Umweltbelastung, z. B. für Herstellung und Transport des Innenraumluftfilters oder dessen Reinigung, verringert werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Wartungszeitpunkts für einen Innenraumluftfilter eines Lüftungssystems eines Fahrzeugs weist die folgenden Schritte auf: Ermitteln von Positionen des Fahrzeugs entlang eines Fahrwegs, Ermitteln von Luftschadstoffdaten für die ermittelten Positionen des Fahrzeugs zum Erhalt positionsabhängiger Luftschadstoffdaten und Bestimmen des Wartungszeitpunkts für den Innenraumluftfilter mittels der positionsabhängigen Luftschadstoffdaten.
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Unter einem Wartungszeitpunkt ist dabei ein Zeitpunkt für die Durchführung einer Wartung zu verstehen. Der Wartungszeitpunkt kann ein direkter Zeitpunkt (Datumsangabe) oder ein indirekter Zeitpunkt in Abhängigkeit der Fahrleistung des Fahrzeugs sein, d. h. ein Zeitpunkt, zu dem eine bestimmte Fahrleistung erreicht wird.
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Die Positionen des Fahrzeugs entlang des Fahrwegs, d. h. der vom Fahrzeug zurückgelegten oder zurückzulegenden Wegstrecke, können beispielsweise mittels eines globalen Navigationssatellitensystem wie z. B. NAVSTAR GPS (Global Positioning System), GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), Galileo oder Beidou bestimmt werden. Dazu kann das Fahrzeug über eine Empfangseinrichtung zum Empfang von Navigationssatellitensignalen verfügen.
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Unter einem Fahrzeug ist dabei jedes mobile Verkehrsmittel, d. h. sowohl ein Landfahrzeug als auch ein Wasser- oder Luftfahrzeug, z. B. ein Personenkraftwagen, zu verstehen.
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Je nach angestrebter Genauigkeit der Bestimmung des Wartungszeitpunkts können die Positionen des Fahrzeugs mehr oder weniger oft (zeitlich oder nach zurückgelegter Distanz betrachtet), z. B. auch fortlaufend ermittelt werden. Auch der Wartungszeitpunkt selbst kann beispielsweise in vorzugebenden zeitlichen Abständen oder nach einer vorzugebenden Fahrleistung des Fahrzeugs bestimmt werden.
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Für die ermittelten Positionen werden in einem weiteren Schritt zugehörige Luftschadstoffdaten ermittelt, sodass positionsabhängige Luftschadstoffdaten erhalten werden. Bei Luftschadstoffdaten kann es sich beispielsweise um die Konzentration bestimmter Schadstoffe, z. B. Stickoxide, Kohlenwasserstoffe, Feinstaub etc., handeln. Derartige Daten können z. B. positionsgenau von Institutionen wie dem Deutschen Bundesumweltamt erhalten werden.
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Aus den ermittelten Luftschadstoffdaten wird anschließend der Wartungszeitpunkt für den Innenraumluftfilter bestimmt. Dazu können die für den konkreten Innenraumluftfiltertyp bekannten Filterdaten, z. B. Filterkapazität für bestimmte Luftschadstoffe, mit den tatsächlichen Luftschadstoffdaten verglichen und ausgewertet werden. Ggf. sind die Filterdaten zuvor zu ermitteln. Es kann auch ein Vergleich mit zuvor aufgezeichneten Abhängigkeiten zwischen Luftschadstoffdaten und (Rest-)Filtervermögen, die ggf. zuvor in Laborversuchen ermittelt werden können, zur Ermittlung des Wartungszeitpunkts durchgeführt werden.
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Der Wartungszeitpunkt des Innenraumluftfilters wird also anhand der konkreten Luftschadstoffbelastung der vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke bestimmt. Eine zu frühe oder zu späte Wartung des Innenraum luftfilters kann dadurch vermieden werden.
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Sollten mehrere Innenraumluftfilter in einem Fahrzeug vorhanden sein, so kann dies entsprechend berücksichtigt werden, z. B. indem die Luftschadstoffdaten zu der jeweiligen Größe der Oberfläche der einzelnen Innenraumluftfilter ins Verhältnis gesetzt werden.
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Ein maximales Wartungsintervall, d. h. der späteste Zeitpunkt für eine Wartung kann optional anhand der Zeitdauer ermittelt werden, die der Innenraumluftfilter dem Luftsauerstoff ausgesetzt ist. Anhand dieser Zeitdauer kann der Oxidationsstatus der Aktivkohle im Innenraumluftfilter bestimmt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten können weiterhin Verkehrsdaten für die ermittelten Positionen des Fahrzeugs ermittelt werden. Aus den erhaltenen positionsabhängigen Verkehrsdaten kann dann eine Menge der Luftschadstoffdaten, d. h. alle oder einige Luftschadstoffdaten, ermittelt werden. Verkehrsdaten sind z. B. die Verkehrsdichte (Anzahl Fahrzeuge pro Fläche), die durchschnittliche Geschwindigkeit der Fahrzeuge, die Art der Fahrzeuge etc.. Mittels dieser Verkehrsdaten können Luftschadstoffdaten, z. B. die Konzentration bestimmter Luftschadstoffe, abgeschätzt werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können weiterhin Wetterdaten für die ermittelten Positionen des Fahrzeugs ermittelt werden. Eine Menge der Luftschadstoffdaten kann dann mittels der positionsabhängigen Wetterdaten bestimmt werden. Beispielsweise können Luftschadstoffdaten, z. B. die Konzentration bestimmter Luftschadstoffe, anhand der Wetterdaten abgeschätzt werden.
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Bevorzugt kann eine Menge der Luftschadstoffdaten, d. h. alle oder einige Luftschadstoffdaten, mittels einer Kombination aus positionsabhängigen Verkehrsdaten und positionsabhängigen Wetterdaten bestimmt werden, d. h. die positionsabhängigen Wetterdaten werden neben den positionsabhängigen Verkehrsdaten zur Bestimmung des Wartungszeitpunkts genutzt. Dies kann eine Bestimmung des Wartungszeitpunkts unabhängig von konkreten Luftschadstoffdaten ermöglichen, da die Luftschadstoffdaten ausreichend genau anhand von Verkehrsdaten und Wetterdaten abgeschätzt werden können.
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Wetterdaten sind z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Windrichtung, das Vorhandensein einer Inversionswetterlage, die ein Entweichen von Luftschadstoffen in die Atmosphäre verhindern kann, etc.. Darüber hinaus kann die Berücksichtigung der Wetterdaten eine genauere Bestimmung des Wartungszeitpunkts ermöglichen, da die Funktionsfähigkeit des Innenraumluftfilters nicht nur von der Luftschadstoffbelastung in der Umgebung abhängig ist, sondern auch durch die Wetterlage beeinflusst werden kann.
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Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Verfahren ein Ermitteln von Einstellungen des zum Innenraumluftfilter zugehörigen Lüftungssystems aufweisen, wobei der Wartungszeitpunkt zusätzlich zu den Luftschadstoffdaten und ggf. Wetterdaten mittels der Einstellungen des Lüftungssystems bestimmt wird. Auch hierbei besteht die Möglichkeit, die Einstellungen des Lüftungssystems in Abhängigkeit der Fahrzeugposition zu bestimmen, um den Wartungszeitpunkt anhand der positionsabhängigen Luftschadstoffdaten und den zugehörigen Einstellungen des Lüftungssystems bestimmen zu können.
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Unter Einstellungen des Lüftungssystems sind die Parameter des Lüftungssystems während seines Betriebs zu verstehen, z. B. von außen zugeführter Volumenstrom Luft, Anteil des im Fahrzeuginnenraum rezirkulierenden Volumenstroms der Luft etc. Bei Vorhandensein mehrerer Innenraumluftfilter kann die Aufteilung der Volumenströme für die einzelnen Innenraumluftfilter als Parameter berücksichtigt werden.
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Die Berücksichtigung der Einstellungen des Lüftungssystems kann eine genauere Bestimmung des Wartungszeitpunkts ermöglichen, da der Wartungszeitpunkt auch durch die Einstellungen des Lüftungssystems, z. B. den durch das Lüftungssystem transportierten Volumenstrom an Luft und damit die durch den Innenraumluftfilter zu reinigende Luftmenge beeinflusst wird.
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Beispielsweise kann in verschiedenen Ausführungsvarianten als Einstellung des Lüftungssystems ein Volumenstrom der den Innenraumluftfilter durchströmenden Luft ermittelt werden.
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In weiteren Ausführungsvarianten kann als Einstellung des Lüftungssystems ein Anteil rezirkulierender Luft an dem Volumenstrom der den Innenraumluftfilter durchströmenden Luft ermittelt werden.
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Auch dies kann eine verbesserte Genauigkeit des ermittelten Wartungszeitpunkts im Vergleich zu einem optimalen Wartungszeitpunkt bewirken, da im Wesentlichen der von außen zugeführte Luftstrom eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Innenraumluftfilters hervorruft.
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Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können die Einstellungen des Lüftungssystems für die ermittelten Positionen des Fahrzeugs zum Erhalt positionsabhängiger Einstellungen des Lüftungssystems ermittelt werden. Der Wartungszeitpunkt kann anschließend zusätzlich mittels der ermittelten positionsabhängigen Einstellungen des Lüftungssystems bestimmt werden.
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Hierdurch können die Luftschadstoffdaten und die Einstellungen des Lüftungssystems miteinander korreliert werden und die erhaltenen Datenpaare zur Bestimmung des Wartungszeitpunkts genutzt werden. Beispielsweise kann somit berücksichtigt werden, dass trotz hoher Luftschadstoffbelastung der das Fahrzeug umgebenden Luft keine Luftschadstoffe von außen bis zum Innenraumluftfilter gelangen können, falls der Anteil der rezirkulierenden Luft an dem Volumenstrom der den Innenraumluftfilter durchströmenden Luft 100 % beträgt.
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Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Verfahren ein Ausgeben des bestimmten Wartungszeitpunkts und/oder eines Signals, sobald ein Erreichen des bestimmten Wartungszeitpunkts bevorsteht oder der bestimmte Wartungszeitpunkt erreicht ist, aufweisen.
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Beispielsweise kann der bestimmte Wartungszeitpunkt angezeigt oder akustisch ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Signal, z. B. ein optisches oder akustisches Signal, ausgegeben werden, wenn ein Erreichen des bestimmten Wartungszeitpunkts bevorsteht oder der bestimmte Wartungszeitpunkt erreicht ist. Der Wartungszeitpunkt kann z. B. in Form einer bis zur empfohlenen Wartung verbleibenden Restfahrleistung oder als aufleuchten einer Warnlampe ausgegeben werden. Dadurch kann ein Fahrzeugpassagier über den Wartungszeitpunkt informiert werden und der Innenraumluftfilter kann zum bestimmten Wartungszeitpunkt gewartet werden.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Wartungszeitpunkts für einen Innenraumluftfilter eines Lüftungssystems eines Fahrzeugs weist die folgenden Merkmale auf: Mittel zur Ermittlung von Positionen des Fahrzeugs entlang eines Fahrwegs, Mittel zum Ermitteln von Luftschadstoffdaten für die ermittelten Positionen des Fahrzeugs zum Erhalt positionsabhängiger Luftschadstoffdaten und eine Verarbeitungseinheit, ausgebildet zum Bestimmen des Wartungszeitpunkts für den Innenraumluftfilter mittels der positionsabhängigen Luftschadstoffdaten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise zur Ausführung des oben stehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Insofern dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen denen des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen entsprechender Ausführungsvarianten.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann die Vorrichtung weiterhin eine Ausgabeeinheit aufweisen, die ausgebildet ist zum Ausgeben des bestimmten Wartungszeitpunkts und/oder eines Signals, z. B. eines optischen oder akustischen Signals, sobald ein Erreichen des bestimmten Wartungszeitpunkts bevorsteht oder der bestimmte Wartungszeitpunkt erreicht ist. Die Ausgabeeinheit kann beispielsweise als Anzeige, z. B. als Anzeige des Armaturenbretts des Fahrzeugs, ausgebildet sein.
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Optional kann die Vorrichtung Mittel zum Ermitteln positionsabhängiger Verkehrsdaten und/oder Mittel zum Ermitteln positionsabhängiger Wetterdaten und/oder Mittel zum Ermitteln von Einstellungen des Lüftungssystems, z. B. einen Luftmassenmesser zur Bestimmung des Volumenstroms der dem Innenraumluftfilter zugeführten Luft, aufweisen.
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Es kann außerdem eine Speichereinheit vorhanden sein, die zum Speichern von Luftschadstoffdaten und/oder Wetterdaten und/oder Einstellungen des Lüftungssystems ausgebildet ist. Die gespeicherten Daten und/oder Einstellungen der Speichereinheit können dann mittels der Verarbeitungseinheit abgerufen und verarbeitet werden.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, einen Wartungszeitpunkt für einen Innenraumluftfilter eines Lüftungssystems eines Fahrzeugs mittels von der Position des Fahrzeugs abhängiger Luftschadstoffdaten zu bestimmen.
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Unter einem Computerprogrammprodukt ist dabei ein auf einem geeigneten Medium gespeicherter und/oder über ein geeignetes Medium abrufbarer Programmcode zu verstehen. Zum Speichern des Programmcodes kann jedes zum Speichern von Software geeignete Medium, beispielsweise eine DVD, ein USB-Stick, eine Flashcard oder dergleichen, Verwendung finden. Das Abrufen des Programmcodes kann beispielsweise über das Internet oder ein Intranet erfolgen oder über ein anderes geeignetes drahtloses oder kabelgebundenes Netzwerk.
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Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung und den Abbildungen ersichtlich. Die Erfindung wird anhand der Abbildungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Ablaufschema eines Verfahrens zur Bestimmung eines Wartungszeitpunkts für einen Innenraumluftfilter eines Lüftungssystems eines Fahrzeugs.
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In den im Folgenden erläuterten Beispielen wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, die einen Teil der Beispiele bildet und in der zur Veranschaulichung eine spezifische Ausführungsform gezeigt ist, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elementen verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.
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In einem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Wartungszeitpunkts für den Innenraumluftfilter eines Fahrzeugs gemäß 1 werden die im Folgenden beschriebenen Schritte durchgeführt.
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Zunächst werden die Positionen des Fahrzeugs entlang eines Fahrwegs ermittelt S1. Dies erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels GPS. Anschließend werden für diese Positionen einerseits Luftschadstoffdaten S2 und andererseits Einstellung des Lüftungssystems S3, im Ausführungsbeispiel der Volumenstrom der dem Innenraumluftfilter zugeführten Luft, ermittelt, um positionsabhängige Einstellungen des Lüftungssystems sowie positionsabhängige Luftschadstoffdaten zu erhalten.
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In einem weiteren Schritt S4 wird der Wartungszeitpunkt für den Innenraumluftfilter mittels der positionsabhängigen Luftschadstoffdaten und Einstellungen des Lüftungssystems bestimmt.
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In einem letzten Schritt S5 wird ein Signal ausgegeben, sobald der bestimmte Wartungszeitpunkt erreicht ist. Dies erfolgt im Ausführungsbeispiel in Form einer Popup-Message in einer Anzeige des Armaturenbretts des Fahrzeugs.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202008014324 U1 [0008]
