DE10205758A1

DE10205758A1 - Klimaregler für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10205758A1
Application number: DE10205758A
Authority: DE
Inventors: Hans Dieter Heimberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Es wird vorgeschlagen eine Steuer- und Regeleinrichtung (12) einer Kraftfahrzeugklimaanlage, die mindestens ein Eingangssignal von einem Sensor, insbesondere einem Temperatursensor (21), enthält, derart weiterzubilden, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung (12) ein Empfangsmodul (31) zum Empfang von drahtlos übertragenen Sensordaten enthält. Hierdurch kann ein Temperatursensor (21) für die Innenraumtemperatur eines Kraftfahrzeuges vorteilhaft im Dachbereich angeordnet werden, ohne dass ein zusätzlicher Verkabelungsaufwand entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuer- oder Regeleinrichtung einer Kraftfahrzeugklimaanlage, die mindestens ein Eingangssignal von einem Sensor, insbesondere einem Temperatursensor, erhält. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Temperatursensor einer Kraftfahrzeugklimaanlage, der ein Temperaturfühlelement aufweist.
In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend Klimatisierungsanlagen eingesetzt, in denen die Innenraumtemperatur auf einen Vorgabewert geregelt wird. Eine derartige Klimaanlage ist beispielsweise aus der DE 196 31 829 C1 bekannt. Bei derartigen Klimatisierungsanlagen bildet die Regeleinrichtung zusammen mit einer Bedieneinheit eine Baueinheit, die in der Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Regeleinrichtung erhält mehrere Eingangssignale, zu denen beispielsweise die Innenraumtemperatur, die Außentemperatur, eine Ausblastemperatur, die Sonneneinstrahlung oder die Luftfeuchtigkeit gehören können. Der Temperatursensor für die Innenraumtemperatur ist in der Regel in die kombinierte Bedien- und Regeleinrichtung integriert und damit ebenfalls im Bereich der Mittelkonsole angeordnet. Um einen möglichst unverfälschten Wert für die Innentemperatur zu erhalten, wird der Temperatursensor für die Innenraumtemperatur mit aus dem Innenraum mittels eines kleinen Lüfters angesaugter Luft umspült. Wie auch bereits in der DE 196 31 829 C1 ausgeführt, ist die Anordnung des Innenraumtemperatursensors in der Mittelkonsole nicht als ideal anzusehen. Deshalb wird dort auch bereits vorgeschlagen, einen Temperatursensor im Dachbereich des Fahrzeugs vorzusehen.
Auch aus der DE 196 21 092 A1 ist ein Temperatursensor für eine Kraftfahrzeugklimaanlage bekannt, der in einer Dachkonsole des Fahrzeugs befestigt ist.
Bei der üblichen Anordnung des Innenraumtemperatursensors in dem kombinierten Bedien- und Regelgerät kann dieser direkt auf einer Platine befestigt werden, so dass die Signalzuführung zu der Regleinrichtung auf einfache Weise gelöst wird. Nachteilig ist jedoch das Erfordernis eines Lüfters. Bei Anordnung des Temperatursensors im Dachbereich bzw. in einem anderen Fahrzeugbereich, der weiter von der Regeleinrichtung entfernt ist, ist dagegen eine zusätzliche Verkabelung zwischen Sensor und Regeleinrichtung erforderlich.
Hier setzt nun die vorliegende Erfindung an, deren Ziel es ist, eine Steuer- oder Regeleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass zumindest ein Sensor, der ein Eingangssignal für die Steuer- oder Regeleinrichtung liefert, auf einfache Weise unabhängig vom Einbauort der Steuer- oder Regeleinrichtung an geeigneter Stelle im Fahrzeug platziert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen geeigneten Temperatursensor für eine solche Steuer- oder Regeleinrichtung anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Steuer- oder Regeleinrichtung dadurch gelöst, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung ein Empfangsmodul zum Empfang von drahtlos übertragenen Sensordaten enthält. Hierdurch kann jeglicher Verkabelungsaufwand zwischen dem Sensor und der Steuer- oder Regeleinrichtung entfallen. Dies hat zur Folge, dass der Sensor weitgehend frei an einem geeigneten Ort innerhalb des Fahrzeugs angeordnet werden kann, ohne auf bereits bestehende oder eine neu vorzunehmende Verkabelung Rücksicht nehmen zu müssen.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei dem Empfangsmodul um ein optisches Empfangsmodul, insbesondere um ein Infrarotempfangsmodul.
Infrarotempfangsmodule sind vergleichsweise preisgünstig und auch ausreichend robust für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, bei dem das Empfangsmodul im Winter tiefen und im Sommer bei Sonneneinstrahlung relativ hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei dem Empfangsmodul um ein Funkempfangsmodul für eine Kurzstreckenfunkverbindung. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Sichtverbindung zwischen dem Empfangsmodul und einem Sendemodul, das mit einem Sensor verbunden ist, nicht erforderlich ist. Hierdurch ergeben sich noch größere Freiheiten bei der Wahl des Einsatzortes des zugehörigen Sensors. Insbesondere kann es sich bei dem Funkempfangsmodul um ein solches nach dem sogenannten Bluetooth-Standard handeln. Das Bluetooth-Verfahren wurde in Zusammenarbeit von verschiedenen Firmen als Kurzstreckenkommunikationsverfahren mit Reichweiten von typischerweise 10 m entwickelt. Die Übertragungsleistung ist mit 1 mW sehr gering. Zur Übertragung ist das Frequenzband von 2,4 GHz vorgesehen. Erstes Anwendungsgebiet des Bluetooth-Verfahrens ist die drahtlose Kommunikation zwischen Mobilfunkgeräten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung Einganssignale von mindestens 2 Temperatursensoren erhält, wobei mindestens eines der Eingangssignale drahtlos und mindestens eines der Eingangssignale drahtgebunden der Steuer- oder Regeleinrichtung zugeführt wird. Hierbei kann beispielsweise der Steuer- oder Regeleinrichtung das Temperatursignal eines Innenraumtemperatursensors drahtlos und das Temperatursignal eines Ausblastemperatursensors, der in Ausblaskanälen der Klima- und Lüftungsanlage angeordnet ist, drahtgebunden zugeführt werden. Da ein solcher Ausblastemperatursensor im ohnehin stark verkabelten Armaturenbrettbereich angeordnet ist, ist für diesen eine drahtgebundene Verbindung mit der Steuer- oder Regeleinrichtung ohne allzu großen zusätzlichen Aufwand realisierbar.
In einer besonderen Ausführungsform ist in die Steuer- oder Regeleinrichtung ein Temperatursensor integriert. Dieser Temperatursensor kann dann in bekannter Weise drahtgebunden mit der Steuer- oder Regeleinrichtung verknüpft sein. Die Steuer- oder Regeleinrichtung kann dann zusätzlich über das Empfangsmodul drahtlos Signale eines externen Temperatursensors für die Außentemperatur erhalten. Selbstverständlich können der Steuer- oder Regeleinrichtung über das Empfangsmodul auch Eingangssignale von mehreren Sensoren zugeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung zur Bildung eines Steuer- oder Regelsignals unter Berücksichtigung einer ersten über den in die Steuer- oder Regeleinrichtung integrierten Temperatursensor gemessenen Innenraumtemperatur und einer zweiten über einen weiteren Temperatursensor gemessenen Innenraumtemperatur ausgelegt ist, wobei der Steuer- oder Regeleinrichtung ein Innenraumtemperatursignal des weiteren Sensors drahtlos über das Empfangsmodul zugeführt wird. Bei dieser Ausgestaltung sind somit zwei Temperatursensoren zur Bestimmung der Innenraumtemperatur vorgesehen. Der erste Temperatursensor, der in die Steuer- oder Regeleinrichtung integriert ist, wird dabei in der Regel in bekannter Weise in der Mittelkonsole eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein. Der weitere Temperatursensor zur Messung der Innenraumtemperatur kann dann an einer anderen Stelle des Fahrzeuginnenraumes insbesondere im Dachbereich angeordnet sein. Je nach Betriebsmodus der Klimatisierungsanlage kann dabei das Sensorsignal des ersten oder des weiteren Temperatursensors der Regelung zugrunde gelegt werden. Außerdem ist es möglich für die Regelung der Innenraumtemperatur ein verknüpftes Temperatursignal aus den beiden gemessenen Innenraumtemperaturen zu verwenden. Die Bewertung der Temperatursignale der beiden Temperatursensoren kann dann insbesondere in Abhängigkeit von der Stellung einer Luftklappe vorgenommen werden, wie dies aus der DE 196 31 829 C1 bekannt ist.
Ein erfindungsgemäßer Temperatursensor einer Kraftfahrzeugklimaanlage weist ein Sendemodul zum drahtlosen Senden von Messdaten des Temperaturfühlelements auf. Ein solcher Temperatursensor ist somit zum Einsatz mit der erfindungsgemäßen Steuer- oder Regeleinrichtung geeignet.
In einer besonderen Ausführungsform weist der Temperatursensor eine Messsignalumsetzeinrichtung auf, die mit dem Temperaturfühlelement und dem Sendemodul elektrisch verbunden ist. Durch eine solche Messsignalumsetzeinrichtung wird das Messsignal des Temperatursensors in ein Signal umgesetzt, dass von dem Sendemodul in einfacher Weise übertragbar und von der Steuer- oder Regeleinrichtung auswertbar ist. Insbesondere kann die Messsignalumsetzeinrichtung zum Umsetzten des Messsignals des Temperaturfühlelements in eine zum Messsignal proportionale Frequenz ausgelegt sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Messsignalumsetzeinrichtung zum Umsetzen des Messsignals des Temperaturfühlelements in ein Signal mit variablem Puls- Pausenverhältnis ausgelegt.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung ist die Messsignalumsetzeinrichtung zum Umsetzen des Messsignals des Temperaturfühlelements in ein Datentelegramm ausgelegt.
In der Regel ist der Temperatursensor im Kraftfahrzeug an einem bestimmten Platz fest installiert. Gleiches trifft für die Steuer- oder Regeleinrichtung zu, in der ein Empfangsmodul angeordnet ist. Die räumliche Zuordnung von Sende- und Empfangsmodul innerhalb des Fahrzeugs ist somit festgelegt. Daher ist es vorteilhaft, wenn das Sendemodul eine räumliche Richtcharakteristik aufweist. Das Sendemodul wird dabei so ausgerichtet, dass die maximale Sendeleistung in Richtung des Empfangsmoduls gerichtet ist.
Vorzugsweise ist der Temperatursensor im Dachbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet. Dieser Bereich ist immer beschattet, so dass Probleme mit direkter Sonneneinstrahlung, die die Messung verfälschen kann, nicht auftreten. Der Temperatursensor kann dabei in der Nähe einer Dachbedieneinheit oder einer Innenleuchte angeordnet sein. Durch die Anordnung des Temperatursensors in einem Bereich, in dem an sich keine Verkabelung für einen Temperatursensor vorgesehen ist, kann mit dem erfindungsgemäßen Temperatursensor eine zusätzlich erforderliche Verkabelung zwischen Sensor und Regeleinrichtung vermieden werden. Andererseits ist in der Dachbedieneinheit oder einer Innenleuchte jedoch eine Stromversorgung vorhanden, die auch von dem Temperatursensor genutzt werden kannn.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Komponenten eines Temperatursensors und einer Regeleinrichtung mit drahtloser Signalübertragung,
Fig. 2 die schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugklimaanlage.
In Fig. 2 ist eine Kraftfahrzeugklimaanlage schematisch dargestellt. Eine Bedieneinheit 1 enthält mehrere Bedienelemente 2 bis 7. Mittels des Bedienelementes 2 kann eine Umschaltung zwischen einem automatischen und mehren individuell einstellbaren Betriebszuständen vorgenommen werden. Für die Einstellung der Temperatur der Fahrer- und Beifahrerseite sind Temperatureinstellelemente 3, 4 vorhanden. Mittels eines Drehschalters 5 lässt sich die von einem Lüftungsgebläse 18 geförderte Luftmenge einstellen. Ferner sind Bedienelemente 6, 7 vorhanden, mit denen auf Umluftbetrieb geschaltet, bzw. die Heckscheibenheizung aktiviert werden kann.
Zur Luftzuführung in den Innenraum weist die Klimaanlage einen Luftkanal 13 auf, der die Luft von der Lufteinströmöffnung 14 mittels des Gebläses 18 über die Kühlvorrichtung 19 und die Heizvorrichtung 20 zu den Ausströmöffnungen 15, 16, 17 in den Innenraum leitet. In den Ausströmöffnungen 15, 16, 17 können ein oder mehrere Ausblastemperatursensoren angeordnet sein.
Die Klimaregelung erfolgt über den Klimaregler 12, der nicht dargestellte Lüftungsklappen ansteuert, mittels derer die Temperierung der zugeführten Luft durch die Kühlvorrichtung 19 und die Heizvorrichtung 20 beeinflusst wird. Entsprechende Einrichtungen sind im Stand der Technik hinreichend bekannt.
Ist mittels des Bedienelementes 2 der Bedieneinheit 1 der automatische Betriebsmodus gewählt, so erfolgt die Luftzuführung zum Innenraum über die Ausströmöffnungen 15, 16, 17 in einem vorgegebenen Verhältnis. Hierzu werden Klappen in den Ausströmöffnungen entsprechend einer im Regler 12 abgespeicherten Voreinstellung mittels Elektromotoren geöffnet. Der Öffnungsgrad der Ausströmöffnungen wird automatisch mittels eines im Klimaregler 12 abgespeicherten Programms entsprechend der aktuellen Erfordernisse aufgrund der Eingangssignale eingestellt.
Der Klimaregler 12 enthält in der Regel mehrere Eingangssignale, die beispielsweise ein Innenraumtemperatursignal, ein Außentemperatursignal, ein Ausblastemperatursignal und ein Sonnenstandssignal enthalten können. Vereinfachend sind in Fig. 2 lediglich ein erstes Temperatursignal T1 und ein weiteres Temperatursignal T2 angegeben, die dem Klimaregler 12 zugeführt werden. Das erste Temperatursignal T1 wird dem Klimaregler 12 über eine Signalleitung zugeführt. Bei dem ersten Temperatursignal T1 kann es sich beispielsweise um eine Ausblastemperatur handeln, die in einem der Ausblaskanäle 15, 16, 17 gemessen wird. Das weitere Temperatursignal T2 ist ein Innenraumtemperatursignal, das dem Klimaregler 12 drahtlos zugeführt wird. Hierbei handelt es sich insbesondere um das Temperatursignal eines Innenraumtemperatursensors, der in einer Dachbedieneinheit des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
In Fig. 1 sind die Komponenten eines erfindungsgemäßen Temperatursensors 21 sowie der Regeleinrichtung 12 dargestellt. Der Temperatursensor 21 enthält ein Temperaturfühlelement 22, das als NTC-Widerstand ausgebildet ist. In bekannter Weise ist bei einem NTC-Widerstand der Widerstandswert von der Temperatur abhängig und somit ein Maß für die Innenraumtemperatur. Das Temperaturfühlelement 22 ist mit einer Messsignalumsetzeinrichtung 23 elektrisch verbunden, in der der Widerstand des Temperaturfühlelements 22 in eine hierzu proportionale Frequenz umgesetzt wird. Weiterhin weist der Temperatursensor 21 ein Sendemodul 24 auf, das mit der Messsignalumsetzeinrichtung 23 elektrisch verbunden und von dieser angesteuert wird. Bei dem Sendemodul 24 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Infrarotsendediode.
Die Regeleinrichtung 12 weist ein Empfangsmodul 31 auf, das die vom Sendemodul 24 ausgestrahlten Signale empfängt. Das Empfangsmodul 31 ist dazu als Infrarotempfangsdiode ausgebildet. Das Empfangsmodul 31 ist mit einem Signalaufbereitungsmodul 32 elektrisch verbunden. Das von dem Signalaufbereitungsmodul 32 aufbereitete Empfangssignal des Empfangsmoduls 31 wird einer Regelelektronikschaltung 33 zugeführt, die in an sich bekannter Weise zur Regelung der Klimaanlage ausgebildet ist und einen Mikroprozessor enthält.
Durch die drahtlose Verbindung zwischen dem Innenraumtemperatursensor des Kraftfahrzeuges und der Regeleinrichtung entsteht eine große Freiheit hinsichtlich der Platzierung des Temperatursensors innerhalb des Kraftfahrzeuginnenraumes, ohne dass die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verkabelung zwischen Temperatursensor und Regeleinrichtung besteht.

Claims

1. Steuer- oder Regeleinrichtung einer Kraftfahrzeugklimaanlage, die mindestens ein Eingangssignal von einem Sensor, insbesondere einem Temperatursensor, erhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung (12) ein Empfangsmodul (31) zum Empfang von drahtlos übertragenen Sensordaten enthält.

2. Steuer- oder Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein optisches Empfangsmodul, insbesondere ein Infrarot-Empfangsmodul handelt.

3. Steuer- oder Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Funkempfangsmodul für eine Kurzstrecken-Funkverbindung, insbesondere nach dem Bluetooth-Standard, handelt.

4. Steuer- oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung (12) Eingangssignale von mindestens zwei Temperatursensoren erhält, wobei mindestens eines der Eingangssignale (T2) drahtlos und mindestens eines der Eingangssignale (T1) drahtgebunden der Steuer- oder Regeleinrichtung (12) zugeführt wird.

5. Steuer- oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinheit (12) eine Bedieneinheit (1) enthält und für den Einbau in ein Armaturenbrett oder eine Mittelkonsole eines Kraftfahrzeuges ausgelegt ist

6. Steuer- oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Steuer- oder Regeleinrichtung ein Temperatursensor integriert ist.

7. Steuer- oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung (12) zur Bildung eines Steuer- oder Regelsignals unter Berücksichtigung einer ersten über den in die Steuer- oder Regeleinrichtung integrierten Temperatursensor gemessenen Innenraumtemperatur und einer zweiten über einen weiteren Temperatursensor gemessenen Innenraumtemperatur ausgelegt ist, wobei der Steuer- und Regeleinrichtung (12) ein Innenraumtemperatursignal des weiteren Temperatursensors (21) drahtlos über das Empfangsmodul (31) zugeführt wird.

8. Steuer- oder Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- und Regeleinrichtung (12) ein Sensorsignal eines im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Sensors drahtlos über das Empfangsmodul (31) zugeführt wird.

9. Temperatursensor einer Kraftfahrzeugklimaanlage, der ein Temperaturfühlelement (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (21) ein Sendemodul (24) zum drahtlosen Senden von Messdaten des Temperaturfühlelements (22) aufweist.

10. Temperatursensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (21) eine Messsignalumsetzeinrichtung (23) aufweist, die mit dem Temperaturfühlelement (22) und dem Sendemodul (24) elektrisch verbunden ist.

11. Temperatursensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignalumsetzeinrichtung (23) zum Umsetzen des Messsignals des Temperaturfühlelements (22) in eine zum Messsignal proportionale Frequenz ausgelegt ist.

12. Temperatursensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignalumsetzeinrichtung (23) zum Umsetzen des Messsignals des Temperaturfühlelements (22) in ein Signal mit variablem Puls-Pausenverhältnis ausgelegt ist.

13. Temperatursensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignalumsetzeinrichtung (23) zum Umsetzen des Messsignals des Temperaturfühlelements (22) in ein Datentelegramm ausgelegt ist.

14. Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendemodul (24) eine räumlich Richtcharakteristik aufweist.

15. Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (21) im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

16. Temperatursensor nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Richtcharakteristik des im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Temperatursensors (21) auf ein Armaturenbrett oder eine Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist.

17. Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sendemodul (24) um ein optisches Sendemodul, insbesondere ein Infrarot-Sendemodul, handelt.

18. Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sendemodul (24) um ein Sendemodul für eine Kurzstrecken- Funkverbindung, insbesondere nach dem Bluetooth-Standard handelt.

19. Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühlelement (22) ein temperaturabhängiger Widerstand ist.

20. Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage, die eine Steuer- oder Regeleinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einen Temperatursensor (21) nach einem der Ansprüche 9 bis 19 aufweist.