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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Messwerten eines wenigstens einen Teilsensor aufweisenden Sonnensensors eines Kraftfahrzeugs, wobei der Sonnensensor als Messwerte eine Intensität einfallender Lichtstrahlung misst, wobei eine aktuelle geodätische Position und Ausrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt und in Verbindung mit einer aktuellen, insbesondere ein aktuelles Datum und eine Uhrzeit umfassenden, Zeitinformation eine den Sonnenstand relativ zu dem Kraftfahrzeug beschreibende Sonnenstandsinformation ermittelt wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise Klimatisierungseinrichtungen (Klimaanlagen) auf, um die Temperaturverhältnisse im Innenraum des Kraftfahrzeugs auf die Vorlieben des Fahrers anzupassen. Dabei sind auch Klimaautomatiken bekannt, bei denen eine Klimaregelung stattfindet, die insbesondere auf Sensordaten verschiedener Sensoren im Kraftfahrzeug anspricht, beispielsweise von die tatsächliche Temperatur innerhalb des Kraftfahrzeugs und/oder außerhalb des Kraftfahrzeugs messenden Temperatursensoren. In diesem Zusammenhang wurde inzwischen auch vorgeschlagen, sogenannte Sonnensensoren zu verwenden, um die Intensität der Sonnenstrahlung zu vermessen, welche beispielsweise für bestimmte Klimazonen innerhalb des Kraftfahrzeugs Luftmengen, Luftverteilungen und Lufttemperaturen beeinflussen können. Befindet sich beispielsweise ein Insasse auf der der Sonne zugewandten Seite des Kraftfahrzeugs, wird er durch die einfallende Sonnenstrahlung bei ansonsten gleicher Einstellung der Klimatisierungseinrichtung eine höhere Temperatur verspüren.
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Sonnensensoren können beispielsweise an Verkleidungsteilen im Kraftfahrzeug und/oder im Spiegelfuß eines Rückspiegels positioniert werden. Derartige Verbaupositionen können allerdings dazu führen, dass Einschränkungen im Sichtfeld der Sonnensensoren vorliegen.
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Sonnensensoren wurden in verschiedener Ausgestaltung vorgeschlagen. Üblicherweise weist ein Sonnensensor wenigstens einen Teilsensor, insbesondere eine Photodiode auf, wobei bei mehreren Teilsensoren diese üblicherweise unterschiedlich ausgerichtet sind, um beispielsweise Richtungsinformationen der Sonnenstrahlung zu erhalten. Vorgeschlagen wurden beispielsweise Sonnensensoren mit einer, zwei oder drei Photodioden. Eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise als eine Logik in der Klimaregelung umgesetzt sein kann, verarbeitet die Rohsignale des Sonnensensors, also dessen Messwerte, durch Filterung und/oder Bewertung der einzelnen Messwerte und kann hieraus beispielsweise auf verschiedene Klimazonen bezogene, zonenindividuelle Sonnenwerte ermitteln, welche Eingangsgrößen in die Klimaregelung bilden können und beispielsweise Luftmengen, Luftverteilungen und/oder Lufttemperaturen der Klimatisierungseinrichtung beeinflussen können.
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Neben der Positionierung und Ausrichtung der Sonnensensoren kann auch eine Richtcharakteristik, insbesondere eine Optikeinheit, der Sonnensensoren die Messwerte beeinflussen. Die Verwendung einer derartigen Richtcharakteristik dient der bewussten Reduzierung der Sensorempfindlichkeit unter bestimmten Sonnenständen relativ zum Kraftfahrzeug. Das bedeutet, ohne Verwendung der Richtcharakteristik können die Messwerte höher sein. Als Folge würde es zumindest in einigen Klimazonen des Innenraums zu kalt werden, was beispielsweise bei einer Elevation von 90° zutrifft. Hierbei werden die Insassen des Kraftfahrzeugs nur zu kleinen Teilen von der Sonnenstrahlung erfasst.
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Zusammengefasst beschränken die Richtcharakteristik und die Positionierung des Sonnensensors dessen Sichtfeld bzw. dessen Sensitivität (Empfindlichkeit). Im Vergleich zur tatsächlich vorhandenen, globalen Sonnenlast misst somit jeder Teilsensor des Sonnensensors in Abhängigkeit von Azimut und Elevation der Sonne einen Messwert, der gleich der globalen Sonnenlast oder aber geringer sein kann. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Azimut und Elevation der Sonne relativ zum Sonnensensor bzw. zum Teilsensor und der dann vorliegenden Sensitivität als Sensorcharakteristik bezeichnet. Die Sensorcharakteristik ordnet also jedem relativen Sonnenstand, also jedem Wertepaar von Azimut und Elevation, eine Sensitivität (Empfindlichkeit) des Sonnensensors oder aber bevorzugt jedes Teilsensors zu.
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Dabei besteht der Nachteil, dass bei bestimmten Sonnenständen die Sensorcharakteristik bedingt durch Bauart und Positionierung geringer als erforderlich ist, das bedeutet, der Sonnensensor liefert geringere Messwerte als nötig, um den Innenraum des Kraftfahrzeugs in jeder Klimazone auf ein behagliches Niveau für die Insassen klimatisieren zu können. Beispielsweise kann es in solchen Fällen im Innenraum zu warm werden.
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DE 10 2006 029 545 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Plausibilisierung eines Sonnenausgangssignals. Dort wird, um eine möglichst komfortable Klimatisierung in Kraftfahrzeugen zu gewährleisten, die Verwendung von Sonnensensoren vorgeschlagen, die die Intensität und die Einfallsrichtung der Sonnenstrahlen bestimmen. Gleichzeitig wird vorgeschlagen, anhand einer aktuellen Fahrzeugposition, einer aktuellen Fahrzeug-Bewegungsrichtung und eines die aktuelle Zeit enthaltenden aktuellen Datums ein Sonnenstandssignal zu berechnen, wobei zur Plausibilisierung der gemessenen Einfallsrichtung vorgeschlagen wird, diese mit dem ermittelten Sonnenstandssignal zu vergleichen. Dabei können auch Abschattungen berücksichtigt werden, die auf topografische Erhebungen, insbesondere Gebäude, Berge oder dergleichen zurückzuführen sind und die in einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs abgespeichert sind.
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DE 101 55 410 C1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Klimaanlage für ein Fahrzeug, bei dem die Sonneneinstrahlung indirekt über Außentemperatur und die Aufheizung im Fahrzeug bestimmt wird. Weiterhin werden unter Zuhilfenahme von Daten, die über den momentanen Aufenthaltsort Auskunft geben, länderspezifische Programme eingestellt. Vorgeschlagen wird, die Intensität einer Sonneneinstrahlung in ein Fahrzeug aus einer absoluten Sonnenposition und einer räumlichen Ausrichtung des Fahrzeuges vor Ort sowie einer gemessenen Sonnenintensität zu ermitteln, wobei die Position auf dem Globus sowie die Tages- und Jahreszeit berücksichtigt werden. So soll die Position der Sonne relativ zum Fahrzeug bestimmt werden und damit die Intensität der Sonneneinstrahlung in den Innenraum des Fahrzeuges.
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DE 103 32 205 A1 betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, mit welcher für die aktuelle Position des Kraftfahrzeuges in einem ersten Schritt die Position der Sonne relativ zum Kraftfahrzeug und aus dieser in einem zweiten Schritt die Richtung der Sonneneinstrahlung in das Kraftfahrzeug bestimmbar ist. Dabei wird diese Einrichtung erst aktiviert, wenn eine mit dem Lichtsensor erfasste Umgebungshelligkeit einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur Ermittlung der Sonneneinstrahlung auf ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs der genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sonnensensor eine Sensorcharakteristik aufweist, die jedem Paar von Elevationswinkel und Azimutwinkel der Sonne in Bezug zu dem Sonnensensor, insbesondere für jeden Teilsensor, eine Sensitivität des Sonnensensors zuordnet, wobei aus der Sonnenstandsinformation ein aktueller Elevationswinkel und Azimutwinkel der Sonne zu dem Sonnensensor ermittelt wird und die dazugehörige aktuelle Sensitivität aus der Sensorcharakteristik ermittelt und zur insbesondere teilsensorspezifischen Korrektur der Messwerte des Sonnensensors verwendet wird.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Möglichkeit aus, dass aus einer aktuellen geodätischen Position des Kraftfahrzeugs, seiner Ausrichtung und der Zeitinformation, die neben der Zeit des Tages, also Uhrzeit, auch ein aktuelles Datum enthält, der Sonnenstand relativ zum Kraftfahrzeug ermittelt werden kann. Dabei kann die aktuelle geodätische Position des Kraftfahrzeugs insbesondere mittels eines GNSS-Sensors (GNSS - globales Navigationssatellitensystem), insbesondere eines GPS-Sensors, des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Richtungsinformationen können sich beispielsweise aus der Kombination von Informationen eines Kompasses und Inertialsensors des Kraftfahrzeugs ermitteln lassen. Beispielsweise kann eine aktuelle Positionsinformation, die die geodätische Position und die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs umfasst, ohnehin von einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs ermittelt werden und aus diesem entsprechend abgerufen werden. Nachdem die Relativbewegungen von Sonne und Erde sehr gut bekannt sind, lässt sich durch grundsätzliche bekannte Methoden ermitteln, wie die Sonne an der aktuellen geodätischen Position des Kraftfahrzeugs gerade steht, so dass gemeinsam mit der Ausrichtungsinformation auch der Sonnenstand relativ zum Kraftfahrzeug ermittelt werden kann. Dabei sei angemerkt, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar ist, bei der Ermittlung der Sonnenstandsinformation auch die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs in der Elevation zu berücksichtigen und/oder eine aktuelle Höhenlage des Kraftfahrzeugs zu beachten.
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Werden nun die Sensorcharakteristik und der Sonnenstand gemäß Sonnenstandsinformation kombiniert, kann auch ermittelt werden, welchen Wert der Sonnensensor bzw. ein gerade betrachteter Teilsensor, nachdem erfindungsgemäß bevorzugt teilsensorspezifisch gearbeitet wird, bei 100 % Sensitivität gemessen hätte, was auch als „globale Sonnenlast“ bezeichnet werden kann. Mit anderen Worten kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Korrektur als Korrekturschritt eine Multiplikation des Inversen der Sensitivität mit einem gemessenen Messwert zur Ermittlung eines korrigierten Messwertes umfasst. Das bedeutet, bei gewissen Sonnenständen können die Messwerte erhöht werden, um Defizite des Sonnensensors zu kompensieren. Auf die globale Sonnenlast und somit den korrigierten Messwert kann man schließen, indem die gemessenen Messwerte bei ermitteltem Sonnenstand mit dem Kehrwert der entsprechenden Sensitivität aus der Sensorcharakteristik multipliziert werden. Mit anderen Worten können durch die Kombination von Messwerten, Sensorcharakteristik und Sonnenstandsberechnung verbesserte, wenigstens einer Korrektur unterzogene Messwerte, insbesondere als Eingangsgrößen der Klimaregelung, berechnet werden, die die eingeschränkte Sicht der Sonnensensoren kompensieren und so zu einer komfortableren Innenraumklimatisierung führen.
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Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass je nach konkreter Umsetzung der Klimaregelung die Sensorcharakteristik auch gezielt angepasst werden kann, um weiterhin bei bestimmten Sonnenständen geringere Werte zu erhalten, beispielsweise, weil Insassen durch das Dach des Kraftfahrzeugs abgedeckt sein können. Eine Richtcharakteristik kann als gewollt berücksichtigt werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn auch die Klimaregelung Kenntnis vom aktuellen Sonnenstand enthält und, beispielsweise anhand eines Fahrzeugmodells, entsprechende Abschattungen der Insassen berücksichtigen kann. Dann können grundsätzlich als Eingangsgrößen für die Klimaregelung die genannten „globalen Sonnenlasten“ herangezogen werden.
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Dabei handelt es sich auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei den Teilsensoren insbesondere um Photodioden, wobei beispielsweise ein Sonnensensor mit zwei oder drei Photodioden verwendet werden kann.
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In diesem Kontext ist allerdings zu beachten, dass der beschriebene Korrekturschritt, in dem mit dem Kehrwert der Sensitivität multipliziert wird, nur bei klarem Sonnenschein, mithin entsprechend gerichteter Sonnenstrahlung korrekt ist. Im üblichen Betrieb von Kraftfahrzeugen können auch diffuse Lichtverhältnisse auftreten, beispielsweise Bewölkung, Nebel und dergleichen. In diesem Fall existiert keine eindeutig gerichtete Sonnenstrahlung, das bedeutet, der berechnete Sonnenstand, insbesondere beschrieben durch Azimutwinkel und Elevationswinkel, stimmt in diesem Fall nicht mit der tatsächlich vorherrschenden Strahlungsverteilung überein. Insbesondere können in diesem Fall Korrekturberechnungen aus Sensorcharakteristik, Sonnenstand und Messwerten zumindest teilweise zu korrigierten Messwerten führen, die höher sind als nötig, so dass es im Kraftfahrzeug durch die Klimaregelung zu kalt werden kann. Mithin ist eine weitere Korrektur der Messwerte für diesen Fall zweckmäßig, wozu es notwendig ist, zu erkennen, dass diffuse Lichtverhältnisse vorliegen.
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Daher schlägt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass als Teil der Sonnenstandsinformation auch ein maximal messbarer Sonnenleistungswert auf der Erde aus der Zeitinformation und/oder der aktuellen geodätischen Information und/oder dem Sonnenstand ermittelt wird und in einer Diffusitätsüberprüfung der korrigierte Messwert mit dem Sonnenleistungswert verglichen wird, wobei insbesondere eine Überschreitung des Sonnenleistungswerts durch den korrigierten Messwert als das Vorliegen diffuser Lichtverhältnisse anzeigend verwendet wird. Dabei ist zunächst festzuhalten, dass der bereits beschriebene erste Korrekturschritt immer dann besonders sinnvoll und somit in jedem Fall durchzuführen ist, wenn der Sonnensensor bzw. konkret Teilsensor eine geringe Empfindlichkeit (Sensitivität) aufweist. Liegt eine diffuse Lichteinstrahlung vor, kommen mehr Anteile aus anderen Richtungen hinzu, die insbesondere auch besser gemessen werden könnten. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass eine Multiplikation mit der Sensitivität in solchen Fällen zu korrigierten Messwerten führen kann, die größer als der maximal messbare Intensitätswert unter diesen Umständen wären. Ein Vergleich zwischen dem Sonnenleistungswert und dem korrigierten Messwert kann somit als eine Art Plausibilisierung gesehen werden, deren Fehlschlagen jedoch nicht auf einen Messfehler, sondern auf vorliegende diffuse Messverhältnisse hindeutet, wenn der korrigierte Messwert größer als der maximal mögliche Sonnenleistungswert ist. Dabei kann die Diffusitätsüberprüfung wenigstens für einen Teilsensor mit einer aktuell niedrigen Sensitivität, bevorzugt aber für jeden Teilsensor, durchgeführt werden. Ausreichend zur Erkennung diffuser Lichtverhältnisse kann es dann bereits sein, wenn an einem Teilsensor, insbesondere, worauf noch genauer eingegangen wird, über einen bestimmten Zeitraum bzw. besonders häufig, der korrigierte Messwert den Sonnenleistungswert, gegebenenfalls mit einem vorgegebenen Toleranzabstand, überschreitet. Dabei ist insbesondere zu beachten, dass es bei beispielsweise in Richtung der eigentlichen Sonnenposition mit hoher Sensitivität messenden Teilsensoren durch die diffusen Lichtverhältnisse auch zu deutlich niedrigeren gemessenen bzw. korrigierten Messwerten kommen kann als der Sonnenleistungswert.
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In konkreter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass für jeden Zeitschritt, insbesondere jeden aufgenommenen Messwert, ein Vergleichsergebniswert in Abhängigkeit der Abweichung des korrigierten Messwertes von dem Sonnenleistungswert ermittelt wird, in dessen Abhängigkeit das Vorliegen diffuser Lichtverhältnisse festgestellt wird. Dabei ist es bevorzugt, dass bei einer Überschreitung des Sonnenleistungswerts durch den korrigierten Messwert, gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Toleranzabstands, ein Vergleichsergebniswert von 1 angesetzt wird, ansonsten von 0. Der Verlauf des Vergleichsergebniswertes kann ausgewertet werden, um das Vorliegen diffuser Lichtverhältnisse festzustellen, da sich gezeigt hat, dass aufgrund der äußerst kurzen Zeitschritte bei modernen Sensoren beispielsweise eine kurzfristige Abschattung durch einen Baum oder dergleichen bereits zu äußerst kurzzeitigen, diffusen Lichtverhältnissen führen kann, die jedoch für die Klimaregelung aufgrund ihrer Kurzzeitigkeit nicht relevant sind.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht daher vor, dass für den Vergleichsergebniswert ein Mittelwert über ein gleitendes, mehrere Zeitschritte umfassendes Zeitfenster ermittelt wird, wobei durch einen Schwellwertvergleich des Mittelwerts das Vorliegen oder Nichtvorliegen diffuser Lichtverhältnisse bestimmt wird. Beispielsweise kann ein gleitendes Zeitfenster verwendet werden, welches 50 bis 1000 Zeitschritte umfasst. Kann der Vergleichsergebniswert beispielsweise, wie oben genannt, 1 für diffus und 0 für nicht diffus in der Einzelentscheidung, also dem Einzelvergleich, betragen, kann als Schwellwert zur Detektion von diffusen Lichtverhältnissen beispielsweise ein Wert von 0,3 bis 0,6 angesetzt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es ferner, dass bei durch die Diffusionsprüfung festgestellten vorliegenden diffusen Lichtverhältnissen ein weiterer Korrekturschritt auf den korrigierten Messwert zum Erhalt eines weiter korrigierten Messwertes angewendet wird. Dabei kann der weitere Korrekturschritt eine empirisch bestimmte Korrektur umfassen. Das bedeutet, es werden typische Abweichungsszenarien vermessen und eine entsprechende Korrekturvorschrift für den weiteren Korrekturschritt festgelegt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der weitere Korrekturschritt in Abhängigkeit von einem Verhältnis des korrigierten Messwerts zu dem Sonnenleistungswert erfolgt. Mit anderen Worten kann je nach Verhältnis von diffusen und gerichteten Anteilen eine weitere Korrektur vorgenommen werden, so dass insgesamt eine anteilige Korrektur der Sensorrohwerte, also der gemessenen Messwerte, mittels Sonnenstandsinformation und Sensorcharakteristik durchgeführt wird. Mit anderen Worten wird durch den weiteren Korrekturschritt, wobei selbstverständlich auch eine Zusammenfassung des ersten und des weiteren Korrekturschritts erfolgen kann, ein Erhalt zu hoher Messwerte durch die Korrektur vermieden werden. Es wurde mithin erkannt, dass je nachdem, wie hoch das Verhältnis zwischen gerichteter und diffuser Strahlung ist, es möglich ist, dass keine bzw. nur anteilige Korrekturen der gemessenen Sonnenintensitäten nötig sind, um ein behagliches Klima im Innenraum des Kraftfahrzeugs herzustellen.
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Insgesamt kann also gesagt werden, dass eine reine Korrektur über die Sonnenstandsinformation und die Sensorcharakteristik bei diffusen Lichtverhältnissen den Nachteil hat, dass Messwerte berechnet werden können, die zu hoch sind. Folglich würde es im Innenraum zu kalt werden. Eine zusätzliche Diffusitätsüberprüfung, die auf diffuse Lichtverhältnisse schließen lässt, verhindert diesen Nachteil, indem entsprechend weiter korrigierte Messwerte erzeugt und verwendet werden.
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Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass der maximal mögliche Sonnenleistungswert selbstverständlich auf unterschiedlichen Weg konkret ermittelt werden kann, wobei bevorzugt zur Ermittlung des maximal möglichen Sonnenleistungswerts auch eine aktuelle Höhenlage des Kraftfahrzeugs herangezogen wird. Grundsätzlich ist die Ermittlung des Sonnenleistungswerts aus einer Look-Up-Tabelle und/oder einem Kennfeld denkbar, wobei die Look-Up-Tabelle und/oder das Kennfeld beispielsweise durch empirische Messungen auf der Erdoberfläche und/oder entsprechende physikalische Modelle ermittelt werden können. Denkbar ist es auch, dass der Sonnenleistungswert unter Verwendung eines mathematischen Zusammenhangs ermittelt wird, nachdem hierzu bereits wissenschaftliche Arbeiten existieren, die das Thema der Sonneneinstrahlungsstärke an verschiedenen Positionen auf der Erdoberfläche betreffen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist jedoch eine möglichst einfache Herangehensweise, da sich auch gezeigt hat, dass die Überschreitungen bei diffusen Lichtverhältnissen meist hinreichend deutlich sind, so dass eine äußerst hohe Genauigkeit des maximal möglichen Sonnenleistungswerts nicht erforderlich ist. So ist es in einer konkreten Ausgestaltung beispielsweise denkbar, allein den Sonnenstand und die Höhenlage heranzuziehen, um einen maximal möglichen Sonnenleistungswert, insbesondere aus einer Look-Up-Tabelle und/oder einem Kennfeld herzuleiten.
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Allgemein kann es zweckmäßig sein, zur Ermittlung eines Vorliegens diffuser Lichtverhältnisse, insbesondere zusätzlich, auch eine Auswertung von Kamerabildern einer Kamera und/oder Sensordaten eines einer Beleuchtungsanlage des Kraftfahrzeugs zugeordneten Lichtsensors vorzunehmen. Während sich beispielsweise klares, sonniges Wetter auf Kamerabildern leicht von Bildern diffuser Lichtverhältnisse unterscheiden lässt, wobei bekannte Auswertungsalgorithmen angewendet werden können, gibt ein Lichtsensor üblicherweise einen Absolutlichtwert wieder, der die allgemeine Helligkeit, die bei diffusen Lichtverhältnissen meist reduziert ist, gut beschreibt. Bevorzugt ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch, die Plausibilitätsprüfung auf Basis des Vergleichs mit dem Sonnenleistungswert vorzunehmen, wobei die hier beschriebenen zusätzlichen Überprüfungen gegebenenfalls zusätzlich, mithin unterstützend und/oder plausibilisierend, erfolgen können.
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Wie bereits erläutert wurde, können die korrigierten und/oder weiter korrigierten Messwerte besonders zweckmäßig zur Anpassung des Betriebs einer Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Insbesondere können die korrigierten und/oder weiter korrigierten Messwerte Eingangsgrößen für eine Klimaregelung des Kraftfahrzeugs darstellen, die beispielsweise durch ein Steuergerät der Klimatisierungseinrichtung durchgeführt wird, in das auch eine Korrektureinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, integriert sein kann. Eine Funktionseinheit zur Klimaregelung kann auch als Klimaregler bezeichnet werden. In diesem Fall bilden also die korrigierten und/oder weiter korrigierten Messwerte Eingangsgrößen für den Klimaregler.
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Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens einen Sonnensensor, eine Messwerte des Sonnensensors nutzende Klimatisierungseinrichtung und eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Korrektureinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm zum Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 eine beispielhafte Darstellung einer Sensorcharakteristik,
- 3 einen zeitlichen Verlauf eines Vergleichsergebniswertes, und
- 4 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Dieses betrifft die korrigierende Nachbearbeitung von Messwerten eines Sonnensensors 1. Der Sonnensensor 1 ist innerhalb eines Kraftfahrzeugs verbaut und weist vorliegend zwei Photodioden als Teilsensoren auf, die beispielsweise als ein erster und ein zweiter Kanal aufgefasst werden können und für jeden Zeitschritt jeweils einen Messwert liefern, der die Intensität der Sonneneinstrahlung beschreibt. Die Teilsensoren können hierzu beispielsweise im Infrarot-Bereich messen. Aufgrund seiner Gestaltung und seines Verbaus innerhalb des Kraftfahrzeugs weist der Sonnensensor 1 eine Sensorcharakteristik 2 auf, das bedeutet, unter bestimmten Azimut- und Elevationswinkeln der Sonne zu dem Kraftfahrzeug und damit zu dem Sonnensensor liegen bestimmte Sensitivitäten der jeweiligen Teilsensoren vor, die sich deutlich von 100 % unterscheiden können. Eine beispielhafte Sensorcharakteristik für eine der Photodioden zeigt der 3D-Graph der 2, in dem nach oben die Sensitivität (S) in Prozent gegen den Elevationswinkel E in Grad und den Azimutwinkel A in Grad aufgetragen ist. Für den zweiten Teilsensor existiert eine vergleichbare Teilcharakteristik, welche beide in der Sensorcharakteristik 2 abgelegt sind.
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Um eine sinnvolle Korrektur von gemessenen Messwerten der Teilsensoren des Sonnensensors 1 vornehmen zu können, muss festgestellt werden, wie die Sonne aktuell zu dem Sonnensensor 1 steht. Hierzu findet in einem Schritt S3 die Ermittlung einer Sonnenstandsinformation 4 statt, welche wenigstens einen aktuellen Azimutwinkel und einen aktuellen Elevationswinkel der Sonne zum Kraftfahrzeug und somit zum Sonnensensor 1, mithin den Sonnenstand relativ zum Sonnensensor 1, umfasst, zusätzlich aber auch einen maximal möglichen Sonnenleistungswert. Im Schritt S3 wird die aktuelle geodätische Position des Kraftfahrzeugs, die aktuelle Ausrichtung des Kraftfahrzeugs (welche als Positionsinformation von einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs erhalten werden können und beispielsweise mittels eines GPS-Sensors und eines Kompasses/Inertialsensors ermittelt sein können), eine Zeitinformation, die das aktuelle Datum und die aktuelle Tageszeit, insbesondere Uhrzeit, genutzt, um den aktuellen Sonnenstand relativ zum Kraftfahrzeug zu ermitteln. Gleichzeitig wird der maximal mögliche Sonnenleistungswert unter Berücksichtigung aller dieser Eingangsgrößen, insbesondere auch einer aktuellen Höhenlage des Kraftfahrzeugs, bestimmt. Für beide Ermittlungen können Look-Up-Tabellen, Kennfelder und/oder mathematische Zusammenhänge eingesetzt werden.
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Die jeweiligen aktuellen, gemessenen Messwerte des Sonnensensors 1, die Sensorcharakteristik 2 und die Sonnenstandsinformation 4, konkret deren Sonnenstand, werden nun in einem ersten Korrekturschritt 5 zur Ermittlung erster korrigierter Messwerte verwendet. Hierzu werden der sich aus dem Sonnenstand ergebende Azimutwinkel und Elevationswinkel zunächst verwendet, um für die beiden Teilsensoren aus der Sensorcharakteristik 2 Sensitivitäten abzulesen. Diese Sensitivitäten werden im ersten Korrekturschritt 5 genutzt, um die ersten korrigierten Messwerte durch Multiplikation des jeweiligen aktuell gemessenen Messwerts mit dem Kehrwert der jeweiligen Sensitivität zu ermitteln.
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Nachdem es jedoch bei diffusen Lichtverhältnissen auch dazu kommen kann, dass deutlich zu hohe erste korrigierte Messwerte auftreten, findet in einem Schritt 6 eine Diffusitätsüberprüfung statt. Um diese zu ermöglichen, wird eine Größe eines gleitenden Zeitfensters, insbesondere eine Zahl von Zeitschritten, definiert. In jedem Zeitschritt wird überprüft, ob der erste korrigierte Messwert größer als der maximal mögliche Sonnenleistungswert, gegebenenfalls inklusive eines Toleranzabstands, ist. Trifft dies zu, wird für diesen Zeitschritt und den entsprechenden Teilsensor ein Vergleichsergebniswert von 1 festgelegt, wenn nicht, ein Vergleichsergebniswert von 0. Dies ist im Graphen der 3 genauer dargestellt, wo der Vergleichsergebniswert gegen die Zeit aufgetragen ist. Ersichtlich ist zu erkennen, dass zunächst in einem ersten Zeitbereich 7 nur selten Zeitschritte auftreten, in denen der erste korrigierte Messwert größer als der Sonnenleistungswert ist, mithin ein Vergleichsergebniswert von 1 auftritt. Dies häuft sich jedoch in einem Zeitbereich 8. Als Verlaufskurve 9 ist ferner ein über das gleitende, am aktuellen Zeitschritt endende Zeitfenster gebildeter Mittelwert des Vergleichsergebniswerts dargestellt, der ersichtlich im zweiten Zeitbereich höhere Werte annimmt.
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Für diesen gleitenden Mittelwert ist nun ein Schwellwert definiert, der beispielsweise im Bereich von 0,3 bis 0,6 liegen kann und bei dessen Überschreitung im Schritt 6 festgestellt wird, dass diffuse Lichtverhältnisse vorliegen.
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Liegen diffuse Lichtverhältnisse vor, erfolgt in einem weiteren, zweiten Korrekturschritt 10 eine weitere, zweite Korrektur der Messwerte, die empirisch bestimmt wurde und abhängig vom Verhältnis des ersten korrigierten Messwerts zum Sonnenleistungswert sein kann. Hierbei entstehen weiter korrigierte Messwerte als zweite korrigierte Messwerte. Diese sind üblicherweise nach unten korrigiert, da es durch die diffusen Lichtverhältnisse zu zu starker Lichteinstrahlung trotz geringer Sensitivität kommen kann.
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Werden im Schritt 6 keine diffusen Lichtverhältnisse festgestellt, wird direkt zu einem Schritt 11 weitergesprungen. Im Schritt 11 werden die ersten bzw. die zweiten korrigierten Messwerte als Eingangsgrößen einer Klimaregelung einer Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs bereitgestellt, so dass beispielsweise in Klimatisierungszonen des Kraftfahrzeugs, in denen eine starke Sonneneinstrahlung vorliegt, eine entsprechende Anpassung von Klimatisierungsparametern erfolgen kann, beispielsweise der Luftverteilung und/oder der Lufttemperatur.
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4 zeigt schließlich eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 12. Dieses weist neben dem Sonnensensor 1 eine Klimatisierungseinrichtung 13 (Klimaanlage) auf, deren Betrieb durch ein Steuergerät 14 gesteuert wird. Das Steuergerät 14 weist neben einem Klimaregler 15 eine Korrektureinrichtung 16 auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Neben den Messwerten von dem Sonnensensor 1 kann die Korrektureinrichtung 16 beispielsweise die Zeitinformation und die Positionsinformation von einem Navigationssystem 17 des Kraftfahrzeugs 12 erhalten. Die ersten bzw. zweiten korrigierten Messwerte werden als Eingangsgrößen dem Klimaregler 15, der die Klimaregelung betreibt, bereitgestellt, wobei der Klimaregler 15 selbstverständlich auch andere Eingangsgrößen, beispielsweise von hier nicht näher gezeigten Temperatursensoren, entgegennehmen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029545 A1 [0008]
- DE 10155410 C1 [0009]
- DE 10332205 A1 [0010]
