DE3924755C3

DE3924755C3 - Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugbelüftungseinrichtung

Info

Publication number: DE3924755C3
Application number: DE19893924755
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Braun
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1989-07-26
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: DE3924755A1; DE3924755C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugbelüftungseinrichtung, insbesondere bei Fahrzeug stillstand, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.

Aus der DE-OS 37 32 873 ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei denen ein herkömmlicher Ventilator für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges zumindest teilweise mit der von der Schiebedach-Solarzellenanordnung gelieferten elektrischen Energie beaufschlagbar ist. Es ist dabei nicht offenbart, in welcher Abhängigkeit der Ventilator ein- oder ausgeschaltet wird.

Aus der DE-OS 35 40 546 - eine ähnliche Vorrichtung zeigt die DE-OS 36 43 436 - ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der solarbetriebene Dachlüfter nach Öffnen des Solardachs durch den Dachspalt kalte Umgebungsluft ansaugt und diese in den Fahrzeuginnenraum bläst. Das Problem bei derartigen Konstruktionen besteht darin, daß z. B. dann, wenn ein mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattetes Fahrzeug mit offenstehendem (Glas-)Schiebedach auf einem Parkplatz zurückgelassen wird, bei plötzlich auftretendem Regen durch das geöffnete Schiebedach Wasser in den Fahrzeuginnenraum eindringen kann.

Ein Diebstahlschutz ist hierbei ebenfalls nicht gewährleistet. Auch ist es in der Regel notwendig, daß der Fahrer des Fahrzeugs bereits beim Verlassen desselben entscheidet, ob er die Leistung der Solarzellenanordnung, bzw. des durch Integration der Solarzellenanordnung als Solardach ausgebildeten Schiebedaches, zur Kühlung des Fahrzeuges benutzen oder aber dauernd der Bordbatterie zuführen will; diesbezüglich muß sich der Fahrer häufig schon Stunden vorher festlegen, wenn er das Fahrzeug verläßt, ohne daß er eine klare Übersicht über die auftretenden Wetterbedingungen haben kann.

Andererseits ist aus der DE-OS 35 40 353 eine Vorrichtung zum Kühlen des Innenraumes eines Fahrzeuges mit mindestens einem elektrisch betätigbaren Lüfter zum Einblasen von Umgebungsluft in den Fahrzeuginnenraum, einer elektrischen Bordbatterie, einer Temperaturmeßeinrichtung zum Messen der Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum und einer Steuereinrichtung zum nach Maßgabe der gemessenen Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum wahlweisen Beaufschlagen des/der Lüfter(s) einerseits und der Bordbatterie andererseits mit durch die Solarzellenanordnung erzeugter elektrischer Energie bekannt, bei der die durch die Solarzellenanordnung erzeugte elektrische Energie die im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Fahrzeuglüfter im Stand zu Kühlzwecken beaufschlagt. Diese Fahrzeuglüfter, üblicherweise in das konventionelle Heiz- bzw. Kühlsystem des Fahrzeugs integriert, befinden sich normalerweise unter dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges. Aufgrund der hohen Leistungsaufnahme derartiger Fahrzeuglüfter ist eine gute Anpassung an die Leistungsfähigkeit der Solarzellenanordnung nur schwer zu erreichen. Außerdem besteht bei der bekannten Vorrichtung das Problem, daß die verwendeten normalen Fahrzeuglüfter lediglich die bereits in den Lüftungskanälen aufgewärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum transportieren und somit nur in geringem Maße die Fahrzeuginnentemperatur bei stillstehendem Fahrzeug herunterkühlen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der gattungsgemäßen Vorrichtung dadurchh zu vermeiden und in Anpassung an die tatsächlichen Umgebungsbedingungen automatisch eine optimale Kühlung des Fahrzeuginnenraumes zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Unter dem Ausdruck "Schiebedach" werden im Zusammenhang mit der Erfindung im übrigen auch solche Dachkonstruk tionen verstanden, bei denen ein eigentliches Verschie ben des Daches nicht stattfindet, vielmehr das Dach ausschließlich durch Kippen, Schwenken oder Anheben/Absenken geöffnet bzw. geschlossen wird.

Die erfindungsgemäß verwendete Steuereinrichtung, die vorzugsweise einen Schaltmodul, einen Laderege lungsmodul und einen Steuermodul aufweist, wie beansprucht, ist vorzugsweise als "Herzstück" mit einem Ein-Platinen-Rechner versehen. Dieser Rechner fragt alle Zustände von Wählschaltern ab, empfängt alle Daten über Fahrzeuginnentemperatur, Luftfeuchtig keit, Ladezustand der Batterie und zu jeder Zeit vorzugsweise auch die zur Verfügung stehende Leistung der Solarzellenanordnung. Der Rechner verwertet diese Daten und führt sie dem Schaltmodul bzw. dem Laderegelungsmodul zu. Gemäß der Anweisung des Rechners werden von dem Schaltmodul der Motor des Schiebe-Hub-Daches bzw. die Motoren der Lüfter ein- und abgeschaltet. Da der Motor für das Schiebe- Hub-Dach in der Regel einen relativ großen Anlaufstrom benötigt, wird der Strom für das Heben und Senken des Schiebedachs vorzugsweise der Bordbatterie entnommen. Der Laderegelungsmodul sorgt gemäß der Anweisung des vorstehend beschriebenen Rechners ständig dafür, daß die Ladebilanz der Bordbatterie sich in einem optimalen Zustand befindet; weiterhin schützt er die Bordbatterie vor Überladung. Vorzugswei se ist, um die Ladegrenzspannung an die Temperatur anzupassen, ein Temperaturfühler an der Bordbatterie vorgesehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung in perspektivischer Draufsicht;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung;

Fig. 3 das Bordschaltdiagramm des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4 das Ablaufdiagramm der Steuerung des Ausführungsbeispieles von Fig. 3; und

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm der Steuerung bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Fahrzeugdach 10 eines Kraft fahrzeuges eine Dachöffnung 12 auf, in der ein Schiebedach 14 vor- und zurückschiebbar angeordnet ist. In das Schiebedach 14, welches als kombinierte Glas-Kunststoff-Konstruktion mit Verbundstruktur ausgebildet ist, ist eine Solarzellenanordnung 16 bekannter Art integriert. Unterhalb der Verschiebe ebene des Schiebedachs 14 sind zwei Axiallüfter 18 mit vertikaler Drehachse angeordnet, die beim Verschieben des Schiebedachs 14 in eine halb geöffnete Position freigelegt werden und dann sowohl mit der oberhalb des Fahrzeugdachs 10 befindlichen Umgebungsatmosphäre als auch mit dem unterhalb der Lüfter 18 befindlichen Fahrzeuginnenraum kommuni zieren. Dabei wird das Schiebedach 14 natürlich nur so weit aufgefahren, daß bei genügend großem Querschnitt der Lüftungsöffnung noch keine Solarzellen abgeschattet werden. Der verbleibende Raum in den Umgebungsbereichen der Lüfter ist durch Verkleidungs teile abgedeckt, um eine Druckerhöhung im Fahrzeugin nenraum bei Lüfterbetrieb zu bewirken.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß hier das Schiebedach 14 nicht als in der Ebene des Fahrzeug dachs 10 verschiebbares reines Schiebedach ausgebil det, sondern mit einem Hubmechanismus versehen ist. Die Lüfter 18 sind dabei an der hochklappbaren hinteren Querkante des Schiebedachs 14 angebracht, so daß sie beim Hochklappen des Schiebedachs in die in Fig. 2 erkennbare Position aus der durch die Oberfläche des Fahrzeugdachs 10 definierten Fahrzeugsilhouette herausfahren und, als Axiallüfter ausgebildet, mit im wesentlichen horizontaler bzw. schräger Drehachse mit dem Fahrzeuginnenraum einer seits, unterhalb des Hub-Schiebedaches 14 angeordnet, und der Umgebungsatmosphäre kommunizieren.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei erkennbar ist, daß der Solarzellen anordnung 16 eine Steuereinrichtung mit einem Schaltmo dul 20, einem Laderegelungsmodul 22 und einem Steuer modul 24 zugeordnet ist. Die Steuereinrichtung versorgt einen Schiebedachmotor 26 sowie Lüftermoto ren 28, 30 mit elektrischer Energie, wobei die elektrische Energie für die Lüftermotoren 28, 30 aus der Solarzellenanordnung 16 stammt, während der Schiebedachmotor 26 aus einer Bordbatterie 32 gespeist wird. Der Bordbatterie 32 ist ein Tempera turfühler 34 zugeordnet. Ein weiterer Temperaturfüh ler 36 dient dazu, die Temperatur des Fahrzeuginnen raumes zu ermitteln. Ein Feuchtefühler 38 mißt die Feuchtigkeit in der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere oberhalb des Schiebedaches 14. Weiterhin weist das Blockschaltdiagramm nach Fig. 3 einen Zündschalter 40 sowie einen Wählschalter 42 auf, der manuell in die Positionen "Solarkühlung" und "Batterieladung" gebracht werden kann.

Die Vorrichtung, welche mit dem Blockschaltdiagramm nach Fig. 3 ausgestattet ist, arbeitet, wie schema tisch im Ablaufdiagramm gemäß Fig. 4 erkennbar ist, auf dessen Legenden ergänzend Bezug genommen wird, wie folgt:

Von der Steuereinrichtung, gebildet durch Schaltmodul 20, Laderegelungsmodul 22 und Steuermodul 24, vorzugs weise als Ein-Platinen-Rechner bzw. -Computer ausgebil det, wird kontinuierlich das Leistungsangebot der Solarzellenanordnung 16 gemessen. Übersteigt die Leistung einen festgelegten Schwellenwert, bei dem es überhaupt erst möglich ist, daß der/die Lüfter 18 anlaufen, wird dem Schaltmodul 20 nach einer Totzeit von ca. 10 bis 15 Sekunden der Befehl gegeben, das Schiebedach 14 zu öffnen und den ersten der Lüfter 18 anlaufen zu lassen. Beim Öffnen des Schiebedachs 14 wird, entsprechend Fig. 2, der hintere Teil angehoben, d. h. entsprechend einem normalen Schiebe-Hub-Dach, wobei ein Spalt von ca. 8 bis 10 cm Höhe freigegeben wird. Der erste der Lüfter 18 saugt nun, in der in Fig. 2 gezeigten Position befindlich, die relativ kalte Umgebungsluft des Fahrzeuges an und bläst sie in den Fahrzeuginnen raum. Die Totzeit zum Öffnen des Schiebedachs 14 bzw. zum Anlaufen des Lüfters 18 hat den Sinn, daß man vermeiden will, daß bei Schwankungen der Leistung um den Schwellenwert das Schiebedach 14 ständig auf- und zufährt, beispielsweise bei kurzem Verschwin den der Sonne hinter einer Wolke.

Stellt der genannte Ein-Platinen-Computer fest, daß die Leistung der Solarzellenanordnung 16 einen zweiten Schwellenwert überschritten hat, wird dieser Befehl ebenfalls dem Schaltmodul 20 mitgeteilt, der nun den zweiten der Lüfter 18 einschaltet. Dieser Betriebszustand dauert nun so lange, bis die Bedienungsperson die Solarkühlung abschaltet, woraufhin das Schiebedach 14 sogleich zufährt und die Lüfter 18 abgeschaltet werden. Auch wird der vorstehend beschriebene Betriebszustand beendet, wenn die gemessene Leistungsabgabe der Solarzellen anordnung 16 unter den zweiten Schwellenwert fällt, woraufhin dann der zweite der Lüfter 18 abgeschaltet wird. Fällt die Leistung der Solarzellenanordnung 16 noch weiter, bis unterhalb des bereits erwähnten ersten Schwellenwertes, wird auf Befehl des Steuermo duls 24 vom Schaltmodul 20 auch der erste der Lüfter 18 abgeschaltet, woraufhin das Schiebedach 14 dann automatisch zugefahren wird. Beim Ein- bzw. Ausschal ten des zweiten Lüfters 18 und dem Abschalten des ersten Lüfters 18 bzw. beim Zufahren des Schiebedaches 14 wird der Betrieb der Solardachkühlung ebenfalls automatisch beendet, wenn die im Fahrzeuginnenraum gemessene Temperatur unter einen vorgegebenen Schwel lenwert fällt (bewirkt durch den Temperaturfühler 36) bzw., wenn der Feuchtefühler 38, der auf der Solarzellenanordnung 16 angebracht ist, anzeigt, daß es zu regnen beginnt. In diesen Fällen wird ebenfalls das Schiebedach 14 sofort zugefahren, damit zu jeder Zeit gewährleistet ist, daß bei plötzlich einsetzendem Regen, beispielsweise bei Gewitter, keine Feuchtigkeit in das Fahrzeuginnere gelangen kann.

Durch einen Annäherungsschalter, in der Zeichnung nicht gezeigt, der bei einer Annäherung von ca. 30 cm zum offenen Spalt des Schiebedachs 14 anspricht, kann das Schiebedach 14 ebenfalls sofort zugefahren werden. Entfernt sich die Hand oder der Gegenstand wieder, fährt das Schiebedach 14 nach einer Totzeit von ca. 1 Minute wieder auf. Der Diebstahlschutz der Vorrichtung ist somit gewährleistet. Sollte trotzdem beim Zufahren die Hand oder ein Gegenstand in den freigegebenen Spalt des Schiebedachs 14 geraten, schützt eine Rutschkupplung, wahlweise auch ein elektronischer Drehmomentwächter, vor Verletzungen bzw. Beschädigungen.

Bei demjenigen Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf welches sich das Ablaufdiagramm gemäß Fig. 5 bezieht, findet eine gegenüber dem Ablaufdiagramm von Fig. 4 weiter verfeinerte Steuerung statt. Wie Fig. 5 erkennen läßt, erfolgen bei eingeschalteter Solardach-Steuerung zunächst die Abfragen 1-6, ehe das Solardach geöffnet wird. Wenn das Solardach geöffnet ist, wird im Betrieb laufend abgefragt (Abfrage 7), ob die vorgenannten sechs Abfragen noch positiv sind. Ist dies nicht der Fall, so wird der Lüfter 18 abgeschaltet bzw. das Solardach geschlossen. Sofern die Leistung der Solarzellenanord nung, also die Solardachleistung, für einen zweiten Lüfter ausreichend ist (Abfrage 8), wird auch der zweite Lüfter eingeschaltet. In diesem Betriebszustand erfolgt nach wie vor (Abfrage 9) eine dauernde Überprüfung dahingehend, ob die Abfragen 1-6 noch positiv sind. Durch Abfrage 9 wird gesondert festgestellt, ob die Solardachleistung für den zweiten Lüfter eventuell zu gering ist, woraufhin dann gegebenenfalls der zweite Lüfter separat abge schaltet wird, unter Offenlassen des Solardaches, wobei dann nur noch der erste Lüfter betrieben wird. Die Abfragen 11-13 steuern in der aus Fig. 5 ohne weiteres ersichtlichen Weise das bedarfsweise Laden der Bordbatterie.

Im Rahmen der Erfindung ist es im übrigen ohne weiteres auch möglich, die Solarzellenanordnung nicht unmittelbar im Lüftungsbetrieb an den bzw. die Lüfter 18 abgeben zu lassen, sondern ständig die durch die Solarzellenanordnungen erzeugte elektri sche Energie ausschließlich auf die Bordbatterie aufzugeben, von der dann mittels der Steuereinrichtung bedarfsweise elektrische Energie an den bzw. die Lüfter abgegeben wird; bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung dient also die elektrische Bordbatterie gleichsam als "Puffer" zwischen der Solarzellenanord nung und dem Lüfter bzw. den Lüftern. Unabhängig von den aufgeführten Funktionen kann das Solardach auch manuell, z. B. zur Fahrzeugbelüftung während der Fahrt, benutzt werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Fahrzeugdach
12 Dachöffnung
14 Schiebedach
16 Solarzellenanordnung
18 Lüfter
20 Schaltmodul
22 Laderegelungsmodul
24 Steuermodul
26 Schiebedachmotor
28 Lüftermotor
30 Lüftermotor
32 Bordbatterie
34 Temperaturfühler für Bordbatterie
36 Temperaturfühler für Fahrzeuginnenraum
38 Feuchtefühler
40 Zündschalter
42 Wählschalter "Solarkühlung/Batterieladung"

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugbelüftungseinrich tung, insbesondere bei Fahrzeugstillstand, bei der wenigstens ein elektrisch betätigbarer Lüfter einerseits und eine Bordbatterie andererseits wahlweise mit durch eine an einem elektrisch angetrieben in Abhängigkeit von der Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum in eine geschlossene oder in eine zumindest teilweise geöffnete Position bringbaren Schiebedach vorgesehene Solarzellenanordnung erzeugter Energie beaufschlagt werden und der Lüfter in der zumindest teilweise geöffneten Position des Schiebedaches mit zumindest einem Teil der durch die Solarzellenanordnung erzeugten elektrischen Energie beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Lüfter (18) im Bereich der Öffnung des Schiebedaches (14) derart angeordnet sind, daß sie bei geschlossenem Schiebedach ohne Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre und durch das Schiebedach abgedeckt sind, bei zumindest teilsweise geöffnetem Schiebedach (14) hingegen über die Schiebedachöffnung sowohl mit der Umgebungsatmosphäre als auch mit dem Fahrzeuginnenraum kommunizieren; daß die Lüfter (18) in Abhängigkeit von der Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum in der zumindest teilweise geöffneten Position mit elektrischer Energie beaufschlagt sind; und daß einer der Lüfter (18) je nach Leistung der Solarzellenanordnung separat zu- oder abgeschaltet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie für den Antrieb des Schiebedachs (14) zumindest teilweise der Bordbatterie entnehmbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20, 22, 24) eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen des Schiebedachs (14) und zur Energiebeaufschlagung der Lüfter (18) bei Über- bzw. Unterschreiten eines festlegbaren, zum Betrieb der Lüfter (18) ausreichenden ersten Schwellwertes der durch die Solarzellenanordnung (16) gelieferten elektrischen Energie aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20, 22, 24) einen Feuchtefühler (38) umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtefühler (38) in das Schiebedach (14) integriert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20, 22, 24) einen zugeordneten Annäherungsschalter zum Schließen des Schiebe daches (14) umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Sicherheitseinrichtung in Form einer Rutschkupplung, eines elektrischen Drehmomentwächters oder dergleichen zum Verhindern von Beschädigungen und/oder Verletzungen bei Zufahren des Schiebedachs (14) trotz eines in die Schiebedachöffnung hineinragenden Gegenstandes.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebedach (14) als Glasdach mit integrierter Solarzellenanordnung (16) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellenanordnung (16) in die Verbundstruktur des aus Verbundglas aufgebauten Schiebedachs (14) eingebettet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebedach (14) mit einem Hub- Klapp-Mechanismus versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter (18) unterhalb der im wesentlichen horizontalen Verschiebeebene des Schiebedachs (14) nahe dessen zuerst öffnender Querkante angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter (18) als Axiallüfter ausgebildet und mit im wesentlichen vertikaler Drehachse angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter mit dem Klapp-Hub-Schiebedach (14) nahe dessen hochklappender Querkante verbunden und beim Öffnen des Schiebedachs aus der Fahrzeugsilhouette herausfahrbar angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter als Axiallüfter ausgebildet und in ihrer Ausfahr-Ausklapp-Stellung mit im wesentlichen horizontaler Drehachse angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Schaltmodul (20), einen Laderegelungsmodul (22) für die Bordbatterie (32) und einen Steuermodul (24) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20, 22, 24) in Digitaltechnik ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20, 22, 24) als Ein-Platinen-Computer ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20, 22, 24) zumindest teilweise in einen Bordrechner des Fahrzeugs integriert ist.