DE19753884A1 - Sensor zur Erfassung der Sonneneinstrahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung der Richtung und Intensität der Sonneneinstrahlung, insbesondere für die Steuerung einer Klimaanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Sensoren zur Erfassung der Sonneneinstrahlung in den Fahrzeug- Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden zur Regelung einer Klimaanlage eingesetzt, um die Temperaturerhöhung des Fahrzeuginnenraums durch die einstrahlende Sonneneinstrahlung zu kompensieren. Um die Fahrzeuginnen­ raumtemperatur mit Hilfe der Klimaanlage genau regeln zu können, muß mit Hilfe des Sensors die durch die Sonneneinstrahlung bewirkte Aufheizung des Fahrgastinnenraums ermittelt werden. Da die Sensorelemente die Lichteinstrahlung in unterschiedlichen Richtungen erfassen, kann der Klima­ anlage ein entsprechendes individuelles Meßsignal zugeführt werden, um die Temperatur in dem Fahrzeuginnenraum an bestimmten Orten unter­ schiedlich zu regeln. So ist es beispielsweise möglich, auf der Fahrer- und der Beifahrerseite und/oder auf den Vorder- bzw. Rücksitzen eine unter­ schiedliche und den individuellen Wünschen der Fahrzeuginsassen ange­ paßte Klimatisierung zu erreichen.

Aus der DE 38 21 743 ist ein derartiger Sensor bekannt mit zwei, jeweils der linken bzw. der rechten Fahrzeugseite zugeordneten Fotodioden, die jeweils auf einer Fläche des Sensors angeordnet sind, deren Oberflächen von der linken bzw. rechten Fahrzeugseite einstrahlenden Sonneneinstrahlung be­ aufschlagbar sind. Dadurch kann die Richtung der Sonneneinstrahlung be­ stimmt werden. Weiter ist in der Mitte zwischen den beiden Fotodioden ein Temperatursensor vorgesehen, der aufgrund seiner mittigen Anordnung stets von der Sonneneinstrahlung beaufschlagt ist. Dadurch kann die Wär­ meeinstrahlung erfaßt werden und ein Temperaturgang der Fotodioden kompensiert werden. Nachteilig an diesem bekannten Sensor ist, daß er re­ lativ aufwendig und kompliziert ausgebildet und deshalb kostenungünstig ist. Die Auswertung der Fotodiodensignale ist relativ aufwendig. Darüber hinaus altern Fotodioden und eine Dauerbelastung durch Sonneneinstrahlung wirkt sich negativ aus.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Sensor bereitzustellen, der die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere kostengünstig ist und in einfacher Weise in ein Fahrzeug zur Regelung einer Klimaanlage einbaubar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen gattungsgemäßen Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß sind die Sensorelemente als Temperatursensoren aus­ gebildet und stehen jeweils mit ihrer zugeordneten Oberfläche, die die auf sie eintreffende Sonneneinstrahlung - zumindest größtenteils - absorbiert, in wärmeleitender Verbindung. Auf diese Weise kann zum einen die Richtung der Sonneneinstrahlung durch die an sich bekannte Anordnung zweier Sen­ sorelemente bestimmt werden, in dem nämlich durch die von einer Seite einstrahlende Sonneneinstrahlung eine Temperaturdifferenz zwischen den von den beiden Temperatursensoren gemessenen Temperaturen entsteht. Zum anderen kann die Intensität der Sonneneinstrahlung - zumindest quali­ tativ - durch die Temperatursensoren bestimmt werden, indem diese die Temperatur der die Sonneneinstrahlung absorbierenden Oberfläche mes­ sen. Auf den Einsatz von Fotodioden kann somit verzichtet werden, wodurch der erfindungsgemäße Sensor kostengünstig ist. Auch sind Dauerbelastun­ gen des erfindungsgemäßen Sensors unkritisch. Eine Schutzbeschaltung der Sensorelemente des erfindungsgemäßen Sensors ist nicht notwendig.

Das Messen der Temperatur einer das Licht - zumindest größtenteils - absorbierender Oberfläche bietet den besonderen Vorteil, daß diese gemes­ sene Temperatur auch dem Empfinden der Sonneneinstrahlungswirkung auf einen Fahrzeuginsassen entspricht, so daß die gemessenen Temperatursi­ gnale unmittelbar der Klimaanlagenregelung zugeführt werden können und einfach auszuwerten sind. So bedarf es keiner aufwendigen Regelungs­ technik, um beispielsweise zwischen angenehm wärmender Wintersonne und unangenehm heizender Sommersonne zu unterscheiden.

Bevorzugt sind die Oberflächen geschwärzt und die Temperatursensoren jeweils auf ihre Oberfläche aufgebracht. In kostengünstiger Weise können die Temperatursensoren beispielsweise aufgeklebt sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann mit dem erfindungs­ gemäßen Sensor zusätzlich die Fahrzeuginnenraumtemperatur gemessen werden, indem der Sensor eine weitere, dritte Fläche aufweist, deren Ober­ fläche dem Fahrzeuginnenraum zugewandt und somit der Sonneneinstrah­ lung nicht ausgesetzt ist und auf der ein weiterer Temperatursensor ange­ ordnet ist.

Damit die von diesem Temperatursensor gemessene Temperatur nicht ver­ fälscht wird, ist die dritte Fläche reflektierend ausgebildet.

In einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung der Erfindung sind die Flächen in Form einer dreiseitigen Pyramide angeordnet.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Instrumententafel, in die der Sensor integriert ist und bei dem die Oberflächen des Sensors Teil der In­ strumententafeloberfläche bilden.

Auf diese Weise kann ein erfindungsgemäßer Sensor beispielsweise da­ durch hergestellt werden, daß die Instrumententafel eine entsprechende Form aufweist, beispielsweise eine Erhebung in Form einer dreiseitigen Py­ ramide oder eine entsprechende Versenkung, wobei Temperatursensoren auf den jeweiligen Flächen dieser Pyramide, die Teil der Instrumententafel bilden, aufgebracht sind. Dabei müßte bei der Auswertung der von den ein­ zelnen Temperatursensoren gemessenen Temperaturen eine eventuelle Wärmeleitfähigkeit des Materials der Instrumententafel berücksichtigt wer­ den.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Sensors;

Fig. 2 eine Draufsicht des Sensors aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Sensors aus Fig. 1;

Fig. 4 und Fig. 5 Darstellungen wie die Fig. 1 und 2 eines zweiten Aus­ führungsbeispiels;

Fig. 6 eine Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels.

Ein in der Zeichnung dargestellter Sensor 10 weist zwei Flächen 12 und 14 auf, die in einem Winkel α zueinander derart angeordnet sind, daß die eine Fläche 12 der linken bzw. rechten Fahrzeugseite und die andere Fläche 14 der anderen Fahrzeugseite zugeordnet ist. Jede Fläche 12 und 14 weist ei­ ne Oberfläche 16 und 18 auf, die jeweils in einem Bereich 20 und 22 ge­ schwärzt sind. In den geschwärzten Bereichen 20 und 22 sind Temperatur­ sensoren 24 und 26 angeordnet, beispielsweise aufgeklebt. Auf einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite des Sensors 10 ist eine dritte Flä­ che 30 mit einer Oberfläche 32 vorgesehen, die bevorzugt in einem Bereich 34 reflektierend ausgebildet ist und die in diesem Bereich 34 einen Tempe­ ratursensor 36 aufweist.

Die Flächen 12, 14 und 30 sind bevorzugt in Form einer dreiseitigen Pyra­ mide angeordnet, derart, daß die dritte Fläche 30 dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist und die ersten und zweiten Flächen 12 und 14 von der - bei­ spielsweise durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs - einfallenden Sonneneinstrahlung beaufschlagbar sind. Der erfindungsgemäße Sensor 10 kann beispielsweise auf einer Instrumententafel 40 eines Kraftfahrzeugs an­ geordnet sein, wobei eine die Flächen 12 und 14 verbindende Kante 42 dann in Fahrtrichtung 44 gerichtet ist. Bei einer derartigen Anordnung der Flächen 12, 14 und 30 ist der Temperatursensor 36 stets dem Innenraum zugewandt und daher nicht der Sonneneinstrahlung ausgesetzt, so daß die­ ser Temperatursensor 36 die Fahrzeuginnenraumtemperatur mißt.

Bei einer Sonneneinstrahlung, beispielsweise aus der mit den Pfeilen 46 und 48 gekennzeichneten Richtung, wird die Sonneneinstrahlung in dem Oberflächenbereich 22 absorbiert und der Temperatursensor 26 mißt eine höhere Temperatur als der Temperatursensor 24, so daß mit der Tempera­ turdifferenz zwischen den Temperaturen, die die Temperatursensoren 24 und 26 messen, die Richtung der Sonneneinstrahlung in etwa bestimmt wer­ den kann. Durch Vergleichen der Temperaturen, die einerseits mit dem Temperatursensor 26 und andererseits mit dem Temperatursensor 36 ge­ messen wurden, kann - zumindest qualitativ - die Intensität der Sonnenein­ strahlung beurteilt werden. Also insbesondere die für die Klimatisierung des Fahrzeugsinnenraums relevante Wärmeeinstrahlung der Sonne kann be­ stimmt werden. Das Entsprechende gilt selbstverständlich bei einer Son­ neneinstrahlung aus der mit Pfeilen 50 und 52 gekennzeichneten Richtung.

Selbstverständlich könnte der erfindungsgemäße Sensor auch beispielswei­ se auf einer Hutablage angeordnet sein, wobei dann die Kante 42 dem Heck des Fahrzeugs zugewandt ist, so daß mittels des Sensors die von hinten auf das Fahrzeug von der linken oder rechten Seite einstrahlende Sonnenein­ strahlung meßbar ist, so daß mit den Signalen eines so angeordneten Sen­ sors 10 beispielsweise eine Klimatisierung des Fondraums verbessert regel­ bar ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis Fig. 3 ist der erfindungsge­ mäße Sensor pyramidenartig ausgebildet und kann als separates Bauteil beispielsweise auf der Instrumententafel 40 oder auf der Hutablage in der beschriebenen Weise angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor 10 integraler Bestandteil der Instrumententafel 40, so daß die Oberflächen 12, 14 und 30 des Sensors 10 Teil der Instru­ mententafeloberfläche bilden. Dies stellt eine besonders kostengünstige Lö­ sung dar, da der Sensor 10 bereits bei der Herstellung der Instrumententafel 40 ohne Mehraufwand mithergestellt wird.

In einem zweiten, in den Fig. 4 bis Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erfindungsgemäße Sensor konkav ausgebildet und gegenüber dem Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 3 gewissermaßen nach innen in die Instrumententafel 40 eingestülpt und um 180° verdreht. Die Flächen 12, 14 und 30 bilden dann eine pyramidenförmige Vertiefung in der Instrumen­ tentafel. Auch in diesem Fall ist der dritte Temperatursensor 36 dem Fahr­ zeuginnenraum zugewandt und von der Sonneneinstrahlung nicht beauf­ schlagbar. Der Temperatursensor 26 auf der Fläche 14 ist wiederum von der aus den Richtungen 46 und 48 in den Sensor, also die pyramidenförmige Vertiefung, einstrahlenden Sonneneinstrahlung beaufschlagbar, wie dies in den Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt ist. Gleiches gilt selbstverständlich für den Temperatursensor 24.
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors 10 hat den Vorteil, daß der Sensor 10 nicht über die Instrumententafel 40 hinaussteht und somit beispielsweise die Sicht des Fahrers nicht behindert oder die Instrumententa­ fel 40 beispielsweise weiterhin als Ablage benutzt werden kann.

Claims (8)

1. Sensor zur Erfassung der Richtung und Intensität der Sonnenein­ strahlung (Pfeile 46, 48, 50, 52), insbesondere für die Steuerung ei­ ner Klimaanlage, mit wenigstens zwei jeweils der linken bzw. rechten Fahrzeugseite zugeordneten Sensorelementen (24 und 26), die je­ weils auf einer Fläche (12 bzw. 14) angeordnet sind, deren Oberflä­ chen (16 bzw. 18) zumindest teilweise von der jeweils von der linken bzw. rechten Fahrzeugseite einstrahlenden Sonneneinstrahlung (46, 48 bzw. 50, 52) beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (24 und 26) als Temperatursensoren (24 und 26) ausgebildet sind und jeweils mit ihren zugeordneten Oberflächen (16 bzw. 18), die die auf sie eintreffende Sonneneinstrahlung (46, 48 bzw. 50, 52) zumindest größtenteils absorbieren, in wärmeleitender Ver­ bindung stehen.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober­ flächen (16 und 18) zumindest in einem Bereich (20 bzw. 22) ge­ schwärzt sind und die Temperatursensoren (24, 26) jeweils auf dem zugeordneten, geschwärzten Bereich (20, 22) aufgebracht, beispiels­ weise aufgeklebt, sind.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere, dritte Fläche (30) vorgesehen ist, deren Oberfläche (32) dem Fahrzeuginnenraum zugewandt und somit der Sonneneinstrahlung nicht ausgesetzt ist und der ein weiterer Temperatursensor (36) zu­ geordnet ist.

4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Fläche (30) eine reflektierende Oberfläche (34) aufweist.

5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flächen (12, 14, 30) in Form einer dreiseiti­ gen Pyramide angeordnet sind.

6. Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges mit einem Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) integraler Bestandteil der Instrumententafel (40) bildet und die Oberflächen (16, 18, 32) Teil der Instrumententa­ feloberfläche bilden.

7. Instrumententafel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) aus der Instrumententafel (40) hervorsteht.

8. Instrumententafel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) in der Instrumententafel (40) versenkt angeordnet ist.