DE102021125409A1

DE102021125409A1 - Steuern der Temperatur im Innenraum eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102021125409A1
Application number: DE102021125409.4A
Authority: DE
Inventors: Volker Scheer; Klaus Schürmanns; Bernd Dienhart
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30
Also published as: US20230100673A1; CN115891563A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur in einem Innenraum eines Fahrzeugs bereitgestellt, bei dem die Temperatur im Fahrzeuginnenraum anhand einer von der Ausstattung oder im Innenraum abgestrahlten Infrarot-Strahlung ermittelt und die Klimaanlage entsprechend eingestellt wird. Es wird weiterhin ein Fahrzeug bereitgestellt, das zum Ausführen des Verfahrens ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Temperatur im Innenraum eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug zum Ausführen des Verfahrens.
Klimaanlagen in Fahrzeugen haben bestimmte Funktionen zu erfüllen, z.B. Erwärmen und Kühlen des Fahrzeuginnenraums oder Fensterenteisen. Zusätzlich haben moderne Klimaanlagen Funktionen wie Steuern der Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Fahrzeuginnenraum bzw. in verschiedenen Zonen des Fahrzeuginnenraums, Steuern der Lufttemperatur und der Luftzirkulation im Fahrzeuginnenraum, Kompensierung von Sonneneinstrahlung, automatische Nebelerkennung und Optimierung des Energieverbrauchs. Dazu ist die Klimaanlage mit einer Reihe von Sensoren verbunden, z.B. Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Tageslichtsensoren, Sonnenstrahlungssensoren, Nebelsensoren u.a.
In einem automatischen Modus wählt ein Insasse des Fahrzeugs z.B. eine Temperatureinstellung, nach der üblicherweise innerhalb eines kurzen Zeitraums eine entsprechende Temperatur im Fahrzeug bereitgestellt wird. Dabei sollte die eingestellte Temperatur während der gesamten Fahrt vorliegen. Wechselnde äußere Parameter, wie z.B. Sonneneinstrahlung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Tunneldurchfahrten und Niederschläge müssen dabei durch die Klimaanlage kompensiert werden, ohne dass der Komfort der Fahrzeuginsassen leidet. Um einen entsprechenden Komfort zu gewährleisten, müssen Sensorwerte und komplexe Programme zum Auswerten der Sensorwerte und Kalibrieren von Luftströmung, -verteilung und -temperatur innerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Für jedes Fahrzeug müssen die Werte bei jeder Fahrt neu gewählt werden. Dabei können Einstellungen durch Fahrzeuginsassen und automatische Kalibrierung durch die Klimaanlage unter Umständen verschiedene Wirkungen haben, was zu mangelndem Komfort der Insassen führen kann.
Um die Bedingungen im Fahrzeuginnenraum effizienter zu steuern, gibt es Ansätze mancher Hersteller, die durch Fahrzeuginsassen abgestrahlte Wärme zu detektieren. Die abgestrahlte Wärme wird dann, neben anderen Parametern, als Eingabewert verwendet, um den individuellen Komfort von Insassen zu evaluieren und die Einstellungen der Klimaanlage ggf. nachzusteuern ( WO 2017 / 041 921 A1 , US 2012 / 312 520A1 , US 2011 / 172 880 A1 ).
Herkömmliche Ansätze haben allerdings immer die Anwesenheit von Fahrzeuginsassen als Voraussetzung. Es besteht die Aufgabe, das Klima in einem Fahrzeuginnenraum unabhängig von Fahrzeuginsassen zu steuern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Fahrzeug gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Figuren und dem Ausführungsbeispiel. Die Ausführungsformen der Erfindung sind in vorteilhafter Weise kombinierbar.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur innerhalb eines Innenraums eines Fahrzeugs mit mindestens einer Klimaanlage, einer Kamera und einer Steuerungseinrichtung, mit den Schritten:

- Untersuchen des Innenraums, ob mindestens ein Bereich der Innenausstattung im Innenraum durch die Kamera erfasst werden kann,
- Ermitteln der Temperatur in mindestens einem Teil des Innenraums mittels der Kamera durch Messen einer mit der Temperatur korrelierten infraroten Strahlung im Bereich einer Oberfläche der Innenausstattung oder durch Aufnehmen eines durchschnittlichen infraroten Wertes innerhalb des Innenraums mittels der Kamera, wenn die Innenausstattung nicht detektiert werden kann,
- Ermitteln mindestens einer durchschnittlichen Temperatur innerhalb des Fahrzeuginnenraumes,
- Übermitteln des Durchschnittswertes an die Klimaanlage.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise, die Temperatur im Fahrzeuginnenraum auf der Basis von Oberflächentemperaturen von Ausstattungsgegenständen im Fahrzeuginnenraum festzustellen. Wenn keine Identifizierung von Gegenständen im Fahrzeuginnenraum möglich ist, z.B. wenn die Kamera verdeckt ist, kann die Temperatur von Bildpunkten verwendet werden.
Das Verfahren ermöglicht ein automatisches Steuern einer Klimaanlage auch unter Bedingungen, wenn sich keine Person im Fahrzeug befindet oder das Insassen-Tracking nicht funktioniert. Damit wird die Effizienz der entsprechenden Klimaanlage gegenüber herkömmlichen Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage verbessert. Weiterhin ist das Verfahren auch bei beabsichtigter oder unbeabsichtigter Verdeckung oder Inaktivierung der Kamera anwendbar. Das Verfahren ermöglicht auch ein Feststellen von offenen Fenster oder eines offenen Fahrzeugdaches.
Vorzugsweise werden bei der gemessenen Oberflächentemperatur ein Durchschnittswert der betreffenden Oberfläche und ein Durchschnittswert der gesamten durch die Kamera gemessenen Werte berechnet und die Durchschnittswerte gewichtet. Das Verwenden von Durchschnittswerten der Temperatur ist besonders bei mehreren Messwerten einer Oberfläche vorteilhaft.
Vorzugsweise werden die gemessenen oder berechneten Werte mit einem Referenzwert zur Oberflächentemperatur ins Verhältnis gesetzt und wird die Wärmestrahlung der betreffenden Oberfläche berechnet. Das Verwenden eines Referenzwertes setzt voraus, dass ein Referenzbereich, z.B. die Oberfläche eines Fahrzeugsitzes, bekannt ist.
Vorzugsweise werden die Temperaturwerte verschiedener Oberflächenbereiche als Eingabedaten verwendet, um bei Annahme einer durchschnittlichen Entfernung zu einem Fahrzeuginsassen die Wärmestrahlung auf den Fahrzeuginsassen zu beziehen.
Für einen Fall, dass keine Innenausstattung erkannt wird, wird der erhaltene Durchschnittswert mit einem früheren, gespeicherten Durchschnittswert verglichen und aus diesem Vergleich über den aktuellen Wert der Temperatur entschieden. Die Entscheidung wird unter Annehmen eines gewissen Toleranzbereiches von Fehlern bei der Temperaturermittlung vorgenommen.
Vorzugsweise wird der an die Steuerungseinrichtung übermittelte Wert ausgewählt aus der Gruppe umfassend gemessener Temperaturwerte, Oberflächentemperaturfelder, Wärmestrahlungsfelder und des Fehlerstatus.
Vorzugsweise berechnet die Steuerungseinrichtung auf der Basis der Wärmestrahlung einen Komfortstatus Im Innenraum. Die Klimaanlage justiert automatisch die Temperatur und Luftströmung im Innenraum entsprechend den Berechnungen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug umfassend mindestens eine Klimaanlage, eine Kamera und eine Steuerungseinrichtung, die ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern. Die Vorteile des Fahrzeugs entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug, kann aber auch ein Wasser- oder Luftfahrzeug sein.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
2 ein Fließdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 ist in einer Ausführungsform gemäß 1 als Limousine ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen von einer Karosserie 2 und einem Dach 3 begrenzten Innenraum 4 auf. Der Innenraum 4 kann auch synonym als Fahrgastzelle bezeichnet werden. Im Innenraum 4 ist eine Innenausstattung angeordnet, die zwei vordere Sitze 5 und eine hintere Sitzbank 6 umfasst. Weitere Elemente der Innenausstattung sind z.B. diverse Armaturen, Bedienelemente, Spiegel, Sicherheitsgurte etc.
Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Klimaanlage 10 auf. Die Klimaanlage 10 ist ausgebildet, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftströmung und andere Parameter im Innenraum 4 zu steuern, die dem Fachmann geläufig sind.
Im Bereich des Daches 3 ist eine Kamera 20 angeordnet. Die Kamera 20 ist als Infrarotlichtkamera ausgebildet. Die Kamera 20 kann somit von Gegenständen der Innenausstattung abgestrahlte Wärme detektieren, indem die infrarote Strahlung gemessen wird. Im Innenraum 4 können reflektierende Paneele angeordnet sein, die infrarote Strahlung reflektieren.
Die Kamera 20 ist so angeordnet, dass sie mindestens die Wärmestrahlung der vorderen Sitze 5 und der Sitzbank 6 erfassen kann. Dabei befindet sich die Kamera 20 in 1 in der Mitte des Daches 3, d.h. von allen Dachrändern gleich weit entfernt. Alternativ kann die Kamera 20 auch im Bereich eines mittig oberhalb der Begrenzung der Windschutzscheibe 7 angeordneten Rückspiegels 8 oder an einer anderen praktikablen Stelle im Innenraum 4 angeordnet sein. Im Innenraum 4 können auch mehrere Kameras angeordnet sein, um die Wärmestrahlung im Innenraum 4 vollständig zu erfassen.
Die Kamera 20 ist mit einer Steuerungseinrichtung 30 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 30 ist ausgebildet, Sensorwerte von der Kamera 20 zu empfangen und zu berechnen, wie die Temperaturverteilung in einzelnen Bereichen des Innenraums 4 sowie im Innenraum 4 insgesamt ist. Die Steuerungseinrichtung 30 ist weiterhin ausgebildet, Einstellungen der für ein Regeln der Temperatur vorgesehenen Einrichtungen der Klimaanlage 10 zu berechnen und entsprechende Steuerungsbefehle an die Klimaanlage 10 zu übermitteln.
In einem Verfahren zum Steuern einer Temperatur im Innenraum 4 des Fahrzeugs 1 wird gemäß dem Fließdiagramm in 2 in einem ersten Schritt S1 der Innenraum 4 daraufhin untersucht, ob mindestens ein Teil der Innenausstattung im Innenraum 4 durch die Kamera 20 erfasst werden kann, nämlich die der Sitze 5 und der Sitzbank 6.
In Abhängigkeit von der Möglichkeit einer Detektion der Innenraumausstattung verläuft das Verfahren abschnittsweise in zwei Strängen. Können Sitze 5 und/oder die Sitzbank 6 detektiert werden (Y wie Yes, engl. für Ja), wird in einem zweiten Schritt S2a mittels der Kamera 20 durch Messen einer mit der Temperatur korrelierten infraroten Strahlung im Bereich einer Oberflächen der Sitze 5 und Sitzbank 6 Messwerte aufgenommen, die an die Steuerungseinrichtung 30 übermittelt werden.
Kann mittels der Kamera 20 kein Teil der Innenausstattung detektiert werden (N wie No, engl. für Nein), z.B. weil das Okular der Kamera 20 verdeckt ist, werden in einem zweiten Schritt S2b Temperaturwerte durch Aufnehmen eines durchschnittlichen infraroten Wertes innerhalb des Innenraums 4 ermittelt.
In einem dritten Schritt S3 wird von der Steuerungseinrichtung 30 mindestens ein Durchschnittswert der ermittelten Temperaturwerte berechnet. Dazu wird nach Schritt S2a eine Durchschnittstemperatur einer untersuchten Oberfläche von Sitzen 5 oder Sitzbank 6 sowie eine Durchschnittstemperatur aller Sensorwerte im Blickfeld der Kamera 20 gemessen und die Werte gegeneinander gewichtet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Referenztemperatur einer untersuchten Oberfläche ermittelt und angewendet werden, um die Wärmestrahlung der Oberfläche zu berechnen.
Nach Schritt S2b wird in Schritt S3 die in Schritt S2b ermittelte Durchschnittstemperatur mit einem (oder mehreren) zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten Durchschnittstemperatur verglichen und über einen aktuellen Wert entschieden. Dabei wird ein gewisser Fehlerbereich in Betracht gezogen.
In einem vierten Schritt S4 wird die ermittelte Durchschnittstemperatur, Wärmebilder und Wärmestrahlung von analysierten Oberflächen sowie Fehlerbereiche an die Klimaanlage 10 übermittelt. In der Klimaanlage 10 werden die entsprechenden Schaltstellen angesteuert, um auf der Basis der ermittelten Werte die Temperatur im Innenraum 4 des Fahrzeugs 1 einzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Karosserie
3: Dach
4: Innenraum
5: vordere Sitze
6: hintere Sitzbank
7: Windschutzscheibe
8: Rückspiegel
10: Klimaanlage
20: Kamera
30: Steuerungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2017041921 A1 [0004]
US 2012312520 A1 [0004]
US 2011172880 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Steuern einer Temperatur innerhalb eines Innenraums (4) eines Fahrzeugs (1) mit mindestens einer Klimaanlage (10), einer Kamera (20) und einer Steuerungseinrichtung (30), mit den Schritten: - Untersuchen des Innenraums (4), ob mindestens ein Bereich der Innenausstattung im Innenraum (4) durch die Kamera (20) erfasst werden kann, - Ermitteln der Temperatur in mindestens einem Teil des Innenraums (4) mittels der Kamera (20) durch Messen einer mit der Temperatur korrelierten infraroten Strahlung im Bereich einer Oberfläche der Innenausstattung oder durch Aufnehmen eines durchschnittlichen infraroten Wertes innerhalb des Innenraums (4) mittels der Kamera (20), wenn die Innenausstattung nicht detektiert werden kann, - Ermitteln mindestens einer durchschnittlichen Temperatur innerhalb des Fahrzeuginnenraumes (4), - Übermitteln des Durchschnittswertes an die Klimaanlage (10).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der gemessenen Oberflächentemperatur ein Durchschnittswert der betreffenden Oberfläche und ein Durchschnittswert der gesamten durch die Kamera (20) gemessenen Werte berechnet und die Durchschnittswerte gewichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gemessenen oder berechneten Werte mit einem Referenzwert zur Oberflächentemperatur ins Verhältnis gesetzt werden und die Wärmestrahlung der betreffenden Oberfläche berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Temperaturwerte verschiedener Oberflächenbereiche als Eingabedaten verwendet werden, um bei Annahme einer durchschnittlichen Entfernung zu einem Fahrzeuginsassen die Wärmestrahlung auf den Fahrzeuginsassen zu beziehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erhaltene Durchschnittswert mit einem früheren, gespeicherten Durchschnittswert verglichen wird und über daraus der aktuelle Wert erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der an die Steuerungseinrichtung (30) übermittelte Wert ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend gemessene Temperaturwerte, Oberflächentemperaturfelder, Wärmestrahlungsfelder und Fehlerstatus.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (30) auf der Basis der Wärmestrahlung einen Komfortstatus Im Innenraum (4) berechnet und die Klimaanlage (10) die Temperatur und Luftströmung im Innenraum (4) entsprechend den Berechnungen automatisch justiert.
Fahrzeug (1) umfassend mindestens eine Klimaanlage (10), eine Kamera (20) und eine Steuerungseinrichtung (30), die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-7 zu steuern.