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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Temperatursensor, der in einem Seitenteil
eines Fahrzeugs angeordnet ist, nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
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Aus
der deutschen Patentschrift
DE 100 57 258 C1 ist ein Temperatursensor
bekannt, der einen Seitenaufprall in Abhängigkeit von der Verformung eines
Seitenteils ermittelt, wobei die Verformung des Seitenteils zu einem
adiabatischen Temperaturanstieg in dem Seitenteil führt.
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Vorteile der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Temperatursensor mit
den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass zusätzlich
auch die Umgebungstemperatur gemessen wird, wobei das zweite Sensorelement
zur Ermittlung der Umgebungstemperatur ein Element des Temperatursensors
selbst ist. Dies führt
zu einer kompakten Bauweise und einem zusätzlichen Nutzen eines solchen
Temperatursensors. Weiterhin führt
die Anordnung des Temperatursensors in einem Seitenteil zu einer
guten thermischen Kopplung an die Außentemperatur.
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Insbesondere
führt die
Verwendung von Temperatur-Sensoren
als Seitenaufprallsensoren dazu, dass an beiden Seiten solche Temperatursensoren
angeordnet sind, so dass damit eine Klimaregelung im Fahrzeug optimiert
werden kann.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch
angegebenen Temperatursensors möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass das erste und zweite Sensorelement des Temperatursensor
auf einem gemeinsamen Substrat vorzugsweise auf einem Siliziumchip
angebracht sind. Dabei können
diese beiden Sensorelemente als temperaturabhängige Widerstände ausgebildet
sein. Der für
den adiabatischen Temperaturanstieg vorgesehene Temperatursensor
ist dabei als ein schneller Temperatursensor auszuführen, während das
Sensorelement für
die Erfassung der Umgebungstemperatur als ein langsamer Temperatursensor
auszuführen
ist. Für
die Umgebungstemperatur ist es nämlich
notwendig, dass nur der eingeschwungene Zustand gemessen wird und
leichte Schwankungen hier keine Rolle spielen.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, dass das erste und zweite Sensorelement in einem
gemeinsamen Gehäuse
untergebracht sind, was den zusätzlichen Nutzen
des erfindungsgemäßen Temperatursensors noch
verstärkt.
Dieses Gesamtgehäuse
des Temperatursensors kann zur besseren thermischen Kopplung dadurch
verwendet werden, dass das Substrat also beispielsweise der Siliziumchip
auf einem thermisch gut leitenden Träger befestigt wird, der in
das Gesamtgehäuse
des Sensors eingelassen wird, so dass eine gute thermische Verbindung
des Substrats mit der Außenseite
der Tür
hergestellt wird. Dadurch befindet sich das Substrat und damit das
Sensorelement zur Erfassung der Umgebungstemperatur hier immer auf
Außentemperatur.
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Schließlich ist
es auch von Vorteil, dass eine Klimaanlage mit wenigstens zwei Temperatursensoren
verbunden ist, so dass damit eine optimale Steuerung der Klimaregelung
im Fahrzeug möglich
wird. Insbesondere Sonneneinstrahlung, was vorwiegend nur eine Seite
betrifft, kann so berücksichtigt
werden.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Temperatursensors, 2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für den
erfindungsgemäßen Temperatursensor, 3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für den erfindungsgemäßen Temperatursensor
und 4 ein drittes Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Temperatursensor.
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Beschreibung
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1 zeigt
als Blockschaltbild den erfindungsgemäßen Temperatursensor. Ein erstes
Sensorelement 1 zur Erfassung des adiabatischen Temperaturanstiegs,
der bei einer Verformung des Seitenteils vorkommt, ist an einen
Messverstärker 3 angeschlossen.
An einen zweiten Eingang des Messverstärkers 3 ist ein zweites
Sensorelement 2 zur Erfassung der Umgebungstemperatur angeschlossen. Der
Messverstärker 3,
der auch eine Digitalisierung der Messwerte der Sensorelemente vornimmt,
ist an einen Senderbaustein 4 angeschlossen, der diese Werte über eine
Zweidrahtleitung 5 zu einem Steuergerät 6 überträgt. Das
Steuergerät 6 ist
wiederum mit einer Klimaregelung 7 verbunden.
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Die
Sensorelemente 1 und 2 der Messverstärker 3 und
der Senderbaustein 4 sind in einem gemeinsamen Gehäuse in einem
Seitenteil eines Fahrzeugs angeordnet. Das Sensorelement 1 ist
als ein schneller Temperaturfühler
ausgebildet, so dass der adiabatische Temperaturanstieg, der bei
einem Seitenaufprall und der daraus folgenden Verformung des Seitenteils
auftritt, schnell erfasst werden kann, so dass auch der Vorteil
des adiabatischen Temperaturanstiegs, eben der schnellen Sensierung
des Seitenaufpralls hierdurch genutzt werden kann. Das zweite Sensorelement 2 ist
dagegen ein langsamer Temperaturfühler, da hier die Umgebungstemperatur gemessen
werden soll, die sich ja auch im allgemeinen relativ langsam ändert. Alternativ
ist es hier möglich,
dass jedes Sensorelement seinen eigenen Messverstärker aufweist.
Der Messverstärker 3 kann auch
von der Analog-/Digital-Wandlung getrennt sein, so dass dann ein
zusätzlicher
Analog-/Digital-Wandler
vorliegt, wobei auch hier getrennte Analog-/Digital-Wandler für das erste
und zweite Sensorelement vorhanden sein können.
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Der
Senderbaustein 4 ist hier über eine Zweidrahtleitung mit
dem Steuergerät 6 verbunden. Die
Zweidrahtleitung 5 ermöglicht,
dass vom Steuergerät 6 ein
Gleichstrom zum Senderbaustein 4 übertragen wird, der zur Energieversorgung
der Sensorelemente 1 und 2 des Messverstärkers 3 sowie
des Senderbausteins 4 verwendet werden kann. Damit ist
eine Art Powerlineübertragung
möglich,
denn der Senderbaustein 4 moduliert diesen Gleichstrom,
um die Sensorwerte der Sensorelemente 1 und 2 über die
Leitung 5 zu übertragen.
Das Steuergerät 6 weist dafür einen
entsprechenden Empfängerbaustein
auf.
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Es
ist möglich,
dass der Temperatursensor zusätzlich
einen Prozessor aufweist, der die Temperatursignale auswertet. Weiterhin
ist eine Anbindung des Temperatursensors über einen Bus an das Steuergerät 6 möglich. Dann
ist der Senderbaustein 4 als ein Buscontroller ausgebildet,
der die Kommunikation über
den Bus 5 ermöglicht.
Dafür ist
beispielsweise ein Sensorbus einsetzbar. Das Steuergerät 6 weist
dann ebenfalls einen solchen Buscontroller auf. Das Steuergerät 6, das
hier für
Rückhaltesysteme gedacht
ist, ist wie hier nicht dargestellt ist, mit Rückhaltemitteln verbunden, die
bei einem Seitenaufprall auszulösen
sind. Darüberhinaus
ist hier der Einfachheit halber nur ein Temperatursensor dargestellt,
der an das Steuergerät 6 angeschlossen
ist. Bei einem Seitenaufprall sind aber wenigstens zwei Temperatursensoren
pro Fahrzeug und zwar jeweils ein Temperatursensor auf jeder Fahrzeugseite
vorhanden. Auch andere Aufprallsensoren, also Frontaufprallsensoren,
können
mit dem Steuergerät 6 verbunden sein.
Solche Sensoren werden auch als Upfrontsensoren bezeichnet.
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Auch
Precrash-Sensoren wie Radar, Video und Ultraschall können mit
dem Steuergerät 6 verbunden
sein. Die Klimaregelung 7 kann ebenfalls über einen
Bus mit dem Steuergerät 6 verbunden sein.
Dazu kann beispielsweise auch ein Fahrzeugbus wie der CAN-Bus verwendet
werden. Das Steuergerät 6 weist
entsprechende Schnittstellen, also auch solche Buscontroller dafür auf. Es
ist jedoch auch eine Zweidrahtleitung möglich, die das Steuergerät 6 mit
der Klimaregelung 7 verbindet. Die Klimaregelung 7 ist
mit einem Gebläse
einer Innentemperaturregelung und anderen Mitteln zur Beeinflussung des
Klimas innerhalb des Fahrzeugs verbunden. Der Einfachheit halber
wurde das hier weggelassen. In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur,
die mit dem Sensorelement 2 ermittelt wird, kann so die
Klimaregelung 7 das Klima im Kraftfahrzeug steuern.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Temperatursensors,
wobei die auswertende Elektronik der Einfachheit halber hier weggelassen
wurde. Auf einem Substrat 8, hier ein Siliziumsubstrat,
ist eine Membran 9 aufgebracht aus einem temperaturisolierenden
Material, beispielsweise Siliziumnitrid. Auf dem Substrat 8 ist
ein temperaturabhängiger
Widerstand 11 aufgebracht, der langsam auf Temperaturänderungen
reagiert, und daher dem zweiten Sensor element 2 entspricht und
für die
Umgebungstemperaturerfassung geeignet ist. Auf der Membran 9 ist
ein weiterer temperaturabhängiger
Widerstand 10 vorhanden, der auf schnelle Temperaturänderungen
reagieren kann. Dieser Temperaturwiderstand 10 ist das
erste Sensorelement 1 und für den adiabatischen Temperaturanstieg
vorgesehen. Die Temperaturwiderstände können in Brückenschaltungen angeordnet
sein. Die auswertende Elektronik, beispielsweise der Messverstärker 3 kann
auf dem Substrat 8 angeordnet sein, oder auch abgesetzt
davon.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Temperatursensors.
Das Substrat 8 mit den Temperaturwiderstand 11,
der Membran 9 und dem darauf befindlichen Temperaturwiderstand 10 ist
auf einem Träger 12 angeordnet, der
eine gute thermische Kopplung zu einem Gehäuse 13 herstellt.
Damit wird erreicht, dass der Temperaturwiderstand 11 immer
auf Außentemperatur
liegt.
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4 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Temperatursensors.
In dem Gehäuse 13 sind
der schnelle Temperatursensor 15 und ein langsamer Temperatursensor 16 zur
Erfassung der Umgebungstemperatur auf einer Grundplatte 14 angeordnet.
Der langsame Temperatursensor 16 ist hier ein herkömmlicher
Temperatursensor, beispielsweise eine Dünnschicht auf einem Keramiksubstrat,
die abgesetzt vom schnellen Temperatursensor 15 zu sehen,
der wiederum ein schneller Temperaturwiderstand ist, der auf einer
Membran angeordnet ist. Die Nutzung des gemeinsamen Gehäuses führt zu Einsparungen
bei den Materialkosten. Auch hier wurde die auswertende Elektronik
der Einfachheit halber nicht dargestellt.