WO2007087939A1 - Verfahren zur regelung der luftzusammensetzung im kraftfahrzeuginnenraum - Google Patents

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WO2007087939A1
WO2007087939A1 PCT/EP2006/070098 EP2006070098W WO2007087939A1 WO 2007087939 A1 WO2007087939 A1 WO 2007087939A1 EP 2006070098 W EP2006070098 W EP 2006070098W WO 2007087939 A1 WO2007087939 A1 WO 2007087939A1
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motor vehicle
interior
air
detecting
concentration
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PCT/EP2006/070098
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Peter Biber
Wolfgang Breuer
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Continental Automotive Gmbh
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    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/008—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being air quality
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    • B60H1/00821—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
    • B60H1/00835—Damper doors, e.g. position control
    • B60H1/00849—Damper doors, e.g. position control for selectively commanding the induction of outside or inside air

Definitions

  • Modern cars are usually processing device with a Lüf ⁇ and whether or not an air conditioner. With the help of this technical equipment, the climate and the air quality in the interior of the motor vehicle can be controlled manually or automatically.
  • To determine the quality of the air in the interior of the motor vehicle use today's air conditioning sensors. These sensors detect, for example, the air quality outside the motor vehicle, the position of the sun and the relative humidity in the interior of the motor vehicle.
  • the oxygen or the CO 2 content in the inhaled air is a main criterion for the well-being and the attention of the driver of the motor vehicle and the other persons in the interior of the motor vehicle.
  • Humans absorb oxygen from the inhaled air and, in return, release CO 2 into the environment.
  • the release of CO 2 within an "infinitely" large environment does not have any negative consequences for humans themselves, but if the CO 2 is released in a small enclosed space, such as that formed by the interior of a motor vehicle, the CO 2 concentration increases In this way, the oxygen available in the interior of the motor vehicle decreases, which can have a negative effect on the well-being and the attention of the driver and the other persons in the interior.
  • How quickly the oxygen concentration in the interior of a motor vehicle decreases or how fast the C0 2 concentration in the interior of the motor vehicle increases, is significantly influenced by the number of people who are in the interior of the motor vehicle. In addition, it affects whether the person consumes much or little air, such as for example, an adult or a child. If the CO 2 content in the air in the interior of the motor vehicle becomes too high, this causes fatigue in the passenger compartment. As a result, the attention for road traffic decreases at the same time and the accident risk increases. This process is also supported in modern motor vehicles in that the interior of the motor vehicle is sealed well against the environment, for example, to prevent the ingress of exhaust gases. Therefore, only the air conditioning system or the ventilation device of the motor vehicle provides the supply of the occupants of the motor vehicle with fresh air.
  • today's ventilation equipment or air conditioning systems do not include the oxygen or CO 2 content in the air of the vehicle interior in their regulation. It also be used any sensors that determine the composition of air in the passenger compartment of the vehicle and passed to an air conditioner further ⁇ .
  • the above object solves a method for controlling an air composition in an interior of a motor vehicle. It comprises the following steps: detecting at least one operating parameter of an air supply of the motor vehicle, in particular ⁇ sondere a ventilation device or an air conditioner, calculating a CO 2 - or 0 2 concentration in the interior space in response to the at least one operating parameter of the Air supply and supply of fresh air into the interior, if the C0 2 concentration exceeds a C0 2 threshold value or the ( ⁇ concentrations below an O 2 threshold.
  • the present invention provides a method for Klimarege ⁇ ment in the interior of a motor vehicle ready, the main ⁇ target in regulating the oxygen content in the air of the interior exists. In this way, road safety is supported, because the guaranteed supply of the driver with sufficient oxygen prevents fatigue for the driver and the occupants of the motor vehicle.
  • a low-cost detection of the Heilzusammenset ⁇ provide the capacity, CO 2 - and / or 0 2 concentration calculated in the interior of the motor vehicle. This calculation is based, for example, on the operating parameters of a
  • Ventilation system or an air conditioner that regulates the Frischluftzu ⁇ drive in the interior of the motor vehicle It is just ⁇ if conceivable to determine the air composition in the interior of the motor vehicle by means of sensors. The calculated or detected by means of sensors air composition forms the basis for the regulation of Frischluftzu ⁇ drove into the interior of the vehicle.
  • the AIR SUPPLY ⁇ composition namely a falling below of an O 2 - threshold or exceeding a CO 2 -Schwellenwerts, the interior of the motor vehicle is supplied with fresh air.
  • the thresholds advises for example a Radio Francege ⁇ the motor vehicle or can be preselected in a climate control or air conditioning system, the thresholds of geo ⁇ graphical features, preferences of the occupants of the motor vehicle, or be adapted to fit other constraints can.
  • a detection and consideration of a number of persons located in the interior and / or a respective weight of the number of persons located in the interior takes place in order to calculate the CO 2 or 0 2 concentration in the interior Interior of the vehicle Oberzu ⁇ lead with higher accuracy.
  • the present invention preferably calculates the CO 2 or O 2 concentration in the interior of the motor vehicle, the persons within the interior of the motor vehicle are included as relevant parameters in the calculation.
  • the consumption of oxygen in the interior is determined by the number of people breathing and their constitution. While adults consume more oxygen than children, for example, affects also the different weight of Rate Adults ⁇ Senen differently to the respective oxygen consumption. If these consumption-determining parameters are included in the calculation, the present O 2 or C0 2 concentration becomes more predictable with a higher accuracy. Direct the Wei ⁇ go into these calculations preferred operating Para ⁇ meter of air supply of the motor vehicle. While at ⁇ number of persons The consumption of oxygen, the operating parameters reflect the supply of fresh air or oxygen again.
  • a position of a recirculation damper and / or a position of a window and / or other ventilation devices are preferably detected and included in the calculation. It is also conceivable to detect the above-described position of circulating air damper, windows and other ventilation devices as a function of time. Since the supply of fresh air is sufficiently characterized using the known operating parameters, predictions can be made as to when, for a certain number of occupants, the CO 2 concentration will exceed a previously determined threshold. Because of this possibility of
  • Calculation of predictions can therefore be supplied to targeted fresh air before reaching the CO 2 threshold, to prevent fatigue of the driver and the occupants of the motor vehicle.
  • the number of people in the interior of the motor vehicle is detected by means of a Sen ⁇ sensor.
  • a Sen ⁇ sensor can be different kind of work.
  • such a sensor detects an open or a closed buckle, it measures the effective belt force or he determines the presence of a seat force.
  • Seating force in this context refers to a weight that is applied by the seated person to the seat in the motor vehicle. In this way is detected by Hil ⁇ of each of these sensors fe the presence of a person. It is also conceivable, via the measurement of the above belt force or the above seat force, to estimate a weight of the respectively detected person.
  • the interior of the motor vehicle is searched for persons with the aid of a camera system. Depending on the size of it ⁇ framed people, the weight of these individuals is subsequently assessed and further calculation basis.
  • a further step of the preferred method is supplied with fresh air via the opening of an air recirculation flap, a window and / or sons ⁇ term ventilation devices of the motor vehicle, the interior space.
  • Targeted opening occurs when the CO 2 threshold is exceeded or the O 2 -
  • Threshold is fallen below. It is also conceivable to carry out a controlled opening in order to prevent an anticipated exceeding of the CO 2 threshold value in advance.
  • the process of a motor vehicle initially an air supply of the motor vehicle is supported for controlling an air composition in a chamber to a detecting at least one Radiopa ⁇ rameters.
  • the supply of fresh air to the interior of the motor vehicle is controlled Lich Get used for ⁇ by a venting means, an air conditioning system or a climate control.
  • the present invention therefore utilizes the knowledge that the conversion of oxygen into CO 2 is dependent on the number and constitution of the persons located in the interior of the motor vehicle. This knowledge is mathematically reconstructed, while in this calculation, the supply of oxygen and the number of persons in the interior are taken into account the conversion of oxygen into CO 2 via the operating parameters of the air supply. In this way, an oxygen balance for the interior of the motor vehicle is calculated, which provides the instantaneous oxygen content in the interior and / or predicts when a certain oxygen content in the interior is reached. Analogously, ei ⁇ ne CO 2 balance can be performed to determine when a particular CO 2 content is reached in the interior.
  • the interior be ⁇ -sensitive number of people to determine the composition of air and taken into account.
  • NEN the number of Perso ⁇ determines how much oxygen is converted by an average of the occupants of the motor vehicle via the natural breathing in CO 2. Since it is known that a different constitution of adults leads to a different degree of breathing and thus to a different degree of conversion of oxygen into CO 2 , the weight of the respective person in the interior of the motor vehicle is also preferably included in the calculation. The influence of the constitution of adults on the conversion of oxygen into CO 2 applies equally to children.
  • the number of people in the interior of the motor vehicle by means of a sensor per possible seat in the Interior of the motor vehicle detected.
  • a sensor detects, for example, whether a buckle closed or open ge ⁇ , that is, whether a person has buckled with this belt and buckle or not.
  • Another version of a sensor is capable of determining the belt force acting on a belt during a braking operation. This belt force is generated indirectly by a person held with the belt he ⁇ . It is also conceivable to use sensors that detect the load on a seat in the interior of the motor vehicle, ie the seat force. Of course, such a seat force can only be determined if a person is actually in the respective seat.
  • the interior of the motor vehicle is scanned with the aid of a camera system.
  • an image evaluation carries out an estimation of the weight of the detected persons. This estimate is then forwarded to calculate the CO 2 or O 2 concentration in the interior of the motor vehicle.
  • the weight of the person seated in this place is also derived from the belt force ascertained above. Similar information can be determined via the sensor, which determines the seat force mentioned above. Also, the determined via these sensors weight ⁇ forces of persons in the interior space of the motor vehicle are passed to the CO 2 - or O 2 - concentration to be calculated as accurately as possible. With the help of the sensors, therefore, the calculation of the CO 2 or O 2 concentration is based on the most accurate possible image of the persons located in the interior of the motor vehicle.
  • a position is preferably a flap circulating air and / or detects a position of a window and / or Other pe ⁇ ger ventilation devices and are included in the calculation. If the positions of the recirculation damper, windows and other ventilation equipment are detected, it is also conceivable to include their position change over time in the above calculations. This additional information helps to improve the accuracy of the above method.
  • the fresh air supply takes place via a filter system in the motor vehicle.
  • This filter system also contributes to increasing the air quality, while its condition can be monitored by means of suitable sensors.
  • the above method thus leads to an increase in road safety, since the concentration of the driver is ensured by a guaranteed sufficient oxygen supply.
  • the control quality of the described method is improved by the inclusion of the number and weight of persons in the interior of the motor vehicle. Another advantage is that no gas sensors for analyzing the air composition in the interior of the motor vehicle must be installed. Furthermore, existing sensors, such as the belt force and seat force sensors, can be used to accurately calculate the oxygen concentration in the interior of the vehicle
  • the ventilation device or air conditioning ⁇ system of the motor vehicle works mainly in recirculation mode. Since ⁇ be forth does not have to constantly cooled or heated from the outside air flowing in, which leads to a fuel saving and thus to a reduction of the exhaust emission.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Regelung einer Luftzusammensetzung im Innenraum des Kraftfahrzeugs. Die Regelung der Luftzusammensetzung basiert darauf, dass zunächst die Frischluftzufuhr über die Betriebsparameter der Luftzufuhr des Kraftfahrzeugs erfasst wird. Nachfolgend wird die CO<SUB>2</SUB>-Konzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs basierend auf der Anzahl der im Innenraum befindlichen Personen berechnet. Liefert die Berechnung ein Überschreiten eines CO<SUB>2</SUB>-Schwellenwerts, wird gezielt Frischluft dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Regelung der Luftzusammensetzung im Kraftfahrzeuginnenraum
Moderne Kraftfahrzeuge sind für gewöhnlich mit einer Lüf¬ tungseinrichtung oder einer Klimaanlage ausgestattet. Mit Hilfe dieser technischen Ausstattung können manuell oder automatisch das Klima und die Luftqualität im Innenraum des Kraftfahrzeugs geregelt werden. Um die Qualität der Luft im Innenraum des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, nutzen heutige Klimaanlagen Sensoren. Diese Sensoren erfassen beispielsweise die Luftgüte außerhalb des Kraftfahrzeugs, den Sonnenstand sowie die relative Luftfeuchtigkeit im Innenraum des Kraft- fahrzeugs .
Es ist bekannt, dass der Sauerstoff- bzw. der CO2-Gehalt in der eingeatmeten Luft ein Hauptkriterium für das Wohlbefinden und die Aufmerksamkeit des Fahrers des Kraftfahrzeugs und der weiteren Personen im Innenraum des Kraftfahrzeugs darstellt. Der Mensch nimmt durch die eingeatmete Luft Sauerstoff auf und gibt im Gegenzug CO2 an die Umgebung ab. Die Abgabe von CO2 innerhalb einer „unendlich" großen Umgebung hat für den Menschen selbst keine negativen Folgen. Wird jedoch das CO2 in einem kleinen abgeschlossenen Raum abgegeben, wie er beispielsweise durch den Innenraum eines Kraftfahrzeugs gebildet wird, steigt die C02-Konzentration erstaunlich schnell an. Auf diese Weise sinkt der im Innenraum des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stehende Sauerstoff, was sich negativ auf das Wohl- befinden und die Aufmerksamkeit des Fahrers und der weiteren Personen im Innenraum auswirken kann.
Wie schnell die Sauerstoffkonzentration im Innenraum eines Kraftfahrzeugs abnimmt bzw. wie schnell die C02-Konzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs zunimmt, wird maßgeblich durch die Anzahl der Personen beeinflusst, die sich im Innenraum des Kraftfahrzeugs befinden. Zudem wirkt sich aus, ob die jeweilige Person viel oder wenig Luft verbraucht, wie beispielsweise ein Erwachsener oder ein Kind. Wird der CO2- Anteil in der Luft im Innenraum des Kraftfahrzeugs zu hoch, bewirkt dies eine Ermüdung der Personen im Innenraum. Dadurch sinkt gleichzeitig die Aufmerksamkeit für den Straßenverkehr und das Unfallrisiko steigt. Dieser Vorgang wird in modernen Kraftfahrzeugen auch dadurch unterstützt, dass der Innenraum des Kraftfahrzeugs gut gegen die Umgebung abgedichtet ist, um beispielsweise das Eindringen von Abgasen zu verhindern. Daher gibt lediglich die Klimaanlage oder die Lüftungseinrich- tung des Kraftfahrzeugs die Versorgung der Insassen des Kraftfahrzeugs mit Frischluft vor.
Heutige Lüftungseinrichtungen oder Klimaanlagen beziehen jedoch nicht den Sauerstoff- bzw. CO2-Gehalt in der Luft des Fahrzeuginnenraums in ihre Regelung ein. Es werden auch keine Sensoren eingesetzt, die die Luftzusammensetzung im Innenraum des Kraftfahrzeugs ermitteln und an eine Klimaanlage weiter¬ geben .
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung der Luftzusammensetzung in Kraftfahrzeugen bereitzustellen, das den CO2-Anteil in der Luft begrenzt und auf diese Weise eine Ermüdung des Fahrers des Kraftfahr¬ zeugs reduziert.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Vorteile und Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den abhängigen An- Sprüchen hervor.
Die obige Aufgabe löst ein Verfahren zur Regelung einer Luftzusammensetzung in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs. Es umfasst die folgenden Schritte: Erfassen mindestens eines Be- triebsparameters einer Luftzufuhr des Kraftfahrzeugs, insbe¬ sondere einer Lüftungseinrichtung oder einer Klimaanlage, Berechnen einer CO2- oder 02-Konzentration im Innenraum in Abhängigkeit von dem mindestens einen Betriebsparameter der Luftzufuhr und Zuführen von Frischluft in den Innenraum, wenn die C02-Konzentration einen C02-Schwellenwert übersteigt oder die (^-Konzentrationen einen O2-Schwellenwert unterschreitet.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Klimarege¬ lung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs bereit, deren Haupt¬ ziel in der Regelung des Sauerstoffgehalts in der Luft des Innenraums besteht. Auf diese Weise wird die Sicherheit im Straßenverkehr unterstützt, weil durch die garantierte Ver- sorgung des Fahrers mit ausreichend Sauerstoff eine Ermüdung des Fahrers und der Insassen des Kraftfahrzeugs verhindert wird. Um eine kostengünstige Erfassung der Luftzusammenset¬ zung bereitzustellen, wird die CO2- und/oder 02-Konzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs berechnet. Diese Berechnung stützt sich beispielsweise auf die Betriebsparameter eines
Lüftungssystems oder einer Klimaanlage, die die Frischluftzu¬ fuhr in den Innenraum des Kraftfahrzeugs regelt. Es ist eben¬ falls denkbar, die Luftzusammensetzung im Innenraum des Kraftfahrzeugs mit Hilfe von Sensoren zu bestimmen. Die be- rechnete oder mit Hilfe von Sensoren erfasste Luftzusammensetzung bildet die Grundlage zur Regelung der Frischluftzu¬ fuhr in den Innenraum des Kraftfahrzeugs. Liefert die Luftzu¬ sammensetzung nämlich ein Unterschreiten eines O2- Schwellenwerts oder ein Übersteigen eines CO2-Schwellenwerts, wird dem Innenraum des Kraftfahrzeugs Frischluft zugeführt. Da die Schwellenwerte beispielsweise einem Betriebssteuerge¬ rät des Kraftfahrzeugs oder in einer Klimaautomatik oder Klimaanlage vorwählbar sind, können die Schwellenwerte an geo¬ graphische Besonderheiten, Vorlieben der Insassen des Kraft- fahrzeugs oder an andere Randbedingungen beliebig angepasst werden .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt ein Erfassen und Berücksichtigen einer im In- nenraum befindlichen Anzahl von Personen und/oder eines jeweiligen Gewichts der im Innenraum befindlichen Anzahl von Personen, um das Berechnen der CO2- oder 02-Konzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs mit höherer Genauigkeit durchzu¬ führen .
Da die vorliegende Erfindung bevorzugt die CO2- oder 02-Kon- zentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs berechnet, werden die Personen innerhalb des Innenraums des Kraftfahrzeugs als maßgebliche Parameter in die Berechnung einbezogen. Der Sau- erstoffverbrauch im Innenraum wird durch die Anzahl der atmenden Personen sowie deren Konstitution bestimmt. Während Erwachsene mehr Sauerstoff verbrauchen als Kinder, wirkt sich beispielsweise auch das unterschiedliche Gewicht von Erwach¬ senen unterschiedlich auf den jeweiligen Sauerstoffverbrauch aus. Werden diese verbrauchsbestimmenden Parameter in die Berechnung einbezogen, wird mit einer höheren Genauigkeit die vorliegende O2- oder C02-Konzentration vorhersagbar. Des Wei¬ teren gehen in diese Berechnungen bevorzugt die Betriebspara¬ meter der Luftzufuhr des Kraftfahrzeugs ein. Während die An¬ zahl der Personen den Verbrauch von Sauerstoff bestimmt, spiegeln die Betriebsparameter die Zufuhr von Frischluft oder Sauerstoff wieder. Daher werden bevorzugt eine Stellung einer Umluftklappe und/oder eine Stellung eines Fensters und/oder sonstiger Lüftungseinrichtungen erfasst und in die Berechnung einbezogen. Es ist ebenfalls denkbar, die oben beschriebene Stellung von Umluftklappe, Fenstern und sonstigen Lüftungs- einrichtungen in Abhängigkeit von der Zeit zu erfassen. Da die Frischluftzufuhr ausreichend mit Hilfe der bekannten Betriebsparameter charakterisiert wird, können Voraussagen berechnet werden, ab wann bei einer bestimmten Anzahl von Insassen die C02-Konzentration einen zuvor bestimmten Schwel- lenwert überschreiten wird. Aufgrund dieser Möglichkeit der
Berechnung von Voraussagen kann daher schon vor Erreichen des CO2-Schwellenwerts gezielt Frischluft zugeführt werden, um ein Ermüden des Fahrers und der Insassen des Kraftfahrzeugs zu verhindern .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Anzahl der Personen im Innenraum des Kraftfahrzeugs mittels eines Sen¬ sors erkannt. Ein derartiger Sensor kann auf unterschiedliche Art arbeiten. Beispielsweise erkennt ein derartiger Sensor ein offenes oder ein geschlossenes Gurtschloss, er misst die wirkende Gurtkraft oder er bestimmt das Vorhandensein einer Sitzkraft. Sitzkraft bezeichnet in diesem Zusammenhang eine Gewichtskraft, die durch die sitzende Person auf den Sitz im Kraftfahrzeug aufgebracht wird. Auf diese Weise wird mit Hil¬ fe eines jeden dieser Sensoren das Vorhandensein einer Person erfasst. Es ist ebenfalls denkbar, über das Messen der obigen Gurtkraft oder der obigen Sitzkraft, ein Gewicht der jeweils erfassten Person abzuschätzen. Gemäß einer weiteren Alternative wird der Innenraum des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Kamerasystems nach Personen abgesucht. Je nach Größe der er¬ fassten Personen wird nachfolgend das Gewicht dieser Personen abgeschätzt und der weiteren Berechnung zugrunde gelegt.
Als ein weiterer Schritt des bevorzugten Verfahrens wird über das Öffnen einer Umluftklappe, eines Fensters und/oder sons¬ tiger Lüftungseinrichtungen des Kraftfahrzeugs der Innenraum mit Frischluft versorgt. Das gezielte Öffnen erfolgt dann, wenn der CO2-Schwellenwert überschritten oder der O2-
Schwellenwert unterschritten wird. Es ist ebenfalls denkbar, ein gesteuertes Öffnen durchzuführen, um ein voraussichtliches Überschreiten des CO2-Schwellenwerts schon im Voraus zu verhindern .
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detailliert an¬ hand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. Gemäß dieser Ausführungsform stützt sich das Verfahren zur Regelung einer Luftzusammensetzung in einem Innenraum eines Kraftfahr- zeugs zunächst auf ein Erfassen mindestens eines Betriebspa¬ rameters einer Luftzufuhr des Kraftfahrzeugs. Die Zufuhr von Frischluft zum Innenraum des Kraftfahrzeugs wird für gewöhn¬ lich durch eine Lüftungseinrichtung, eine Klimaanlage oder eine Klimaautomatik geregelt . Sind die Betriebsparameter der Luftzufuhr des Kraftfahrzeugs bekannt, kann unter Berücksichtigung des Volumens des Innenraums des Kraftfahrzeugs berech¬ net werden, wieviel Sauerstoff für die Insassen des Kraft¬ fahrzeugs zum Atmen vorhanden ist. Zudem kann aus den Be- triebsparametern abgeleitet werden, wie viel Frischluft bzw. wie viel Sauerstoff in einer bestimmten Zeiteinheit dem In¬ nenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Des Weiteren ist allgemein bekannt, wie viel Sauerstoff durchschnittlich durch Erwachsene unterschiedlicher Konstitution und durch Kinder unterschiedlicher Konstitution innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit verbraucht wird. Basierend auf diesen Kenntnissen lässt sich daher berechnen, ab wann bei einer bestimmten Anzahl von Personen im Innenraum des Kraftfahrzeugs die Luft bzw. der Sauerstoff bei bestimmten eingestellten Betriebsparametern der Luftzufuhr verbraucht ist. Ist nicht mehr ausreichend Sauerstoff im Innenraum des Kraftfahrzeugs vorhanden, atmen die Insassen einen zu hohen Anteil an CO2 ein, das sie zuvor ausgeatmet haben. Dieses CO2 führt zur Er- müdung des Fahrers und somit zu einer reduzierten Aufmerksamkeit und Gefährdung im Straßenverkehr. Die vorliegende Erfindung nutzt daher die Kenntnis, dass die Umsetzung von Sauerstoff in CO2 abhängig ist von der Anzahl und Konstitution der sich im Innenraum des Kraftfahrzeugs befindlichen Personen. Diese Kenntnis wird mathematisch nachgestellt, während in dieser Berechnung über die Betriebsparameter der Luftzufuhr die Zufuhr von Sauerstoff und über die Anzahl der im Innenraum befindlichen Personen die Umwandlung von Sauerstoff in CO2 berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird eine Sauer- stoff-Bilanz für den Innenraum des Kraftfahrzeugs berechnet, die den momentanen Sauerstoff-Gehalt im Innenraum liefert und/oder Voraussagen trifft, wann ein bestimmter Sauerstoff- Gehalt im Innenraum erreicht wird. In analoger Weise kann ei¬ ne CO2-Bilanz durchgeführt werden, um festzustellen, wann ein bestimmter CO2-Gehalt im Innenraum erreicht ist.
Nachdem mindestens ein Betriebsparameter der Luftzufuhr des Kraftfahrzeugs erfasst und eine CO2- oder 02-Konzentration im Innenraum in Abhängigkeit von dem mindestens einen Betriebs- parameter der Luftzufuhr berechnet worden ist, wird Frischluft dem Innenraum zugeführt, wenn die C02-Konzentration einen CO2-Schwellenwert übersteigt oder die 02-Konzentration einen O2-Schwellenwert unterschreitet. Die oben genannten Schwellenwerte oder einer dieser Schwellenwerte werden bevor¬ zugt in einem Klimasteuergerät oder innerhalb eines Betriebs¬ steuergeräts definiert. Zur Festlegung des Schwellenwerts können beispielsweise geographische Besonderheiten, die Ges- taltung des Innenraums des Kraftfahrzeugs, individuelle Vor¬ lieben der Personen im Kraftfahrzeug oder andere Parameter berücksichtigt werden. Wird beispielsweise berechnet, dass der CO2-Schwellenwert im Innenraum überschritten ist, ist diese Information gleichbedeutend mit einer einsetzenden Er- müdung des Fahrers. Um dieses Sicherheitsrisiko zu minimie¬ ren, wird dem Innenraum des Kraftfahrzeugs Frischluft zuge¬ führt. Diese Frischluftzufuhr kann beispielsweise über eine gezielte Steuerung einer Lüftungseinrichtung oder einer Klimaanlage erfolgen.
Wie oben bereits erwähnt wird bevorzugt die im Innenraum be¬ findliche Anzahl von Personen zur Bestimmung der Luftzusammensetzung erfasst und berücksichtigt. Die Anzahl der Perso¬ nen legt fest, wie viel Sauerstoff durchschnittlich durch die Insassen des Kraftfahrzeugs über die natürliche Atmung in CO2 umgewandelt wird. Da bekannt ist, dass eine unterschiedliche Konstitution von Erwachsenen zu einer unterschiedlich starken Atmung und somit zu einer unterschiedlich starken Umwandlung von Sauerstoff in CO2 führt, wird ebenfalls bevorzugt das Ge- wicht der jeweiligen Person im Innenraum des Kraftfahrzeugs in die Berechnung einbezogen. Der Einfluss der Konstitution von Erwachsenen auf die Umwandlung von Sauerstoff in CO2 gilt in gleicher Weise für Kinder. Da das Gewicht der Personen im Innenraum als vereinfachtes Maß für die Konstitution der je- weiligen Person angenommen wird, kann unter Berücksichtigung des Gewichts der jeweiligen Person eine genauere Berechnung des Sauerstoff-Gehalts zu einem bestimmten Zeitpunkt oder der Sauerstoff-Verbrauch und die CO2-Erzeugung in einem Zeitabschnitt im Innenraum erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Personen im Innenraum des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Sensors pro möglichem Sitzplatz im Innenraum des Kraftfahrzeugs erkannt. Ein derartiger Sensor erkennt beispielsweise, ob ein Gurtschloss offen oder ge¬ schlossen ist, d.h. ob sich eine Person mit diesem Gurt und Gurtschloss angeschnallt hat oder nicht. Eine weitere Version eines Sensors ist in der Lage, die bei einem Bremsvorgang auf einen Gurt wirkende Gurtkraft zu ermitteln. Diese Gurtkraft wird indirekt durch eine mit dem Gurt gehaltene Person er¬ zeugt. Es ist ebenfalls denkbar, Sensoren einzusetzen, die die Belastung eines Sitzes im Innenraum des Kraftfahrzeugs, also die Sitzkraft, erfassen. Eine derartige Sitzkraft ist natürlich nur dann feststellbar, wenn sich tatsächlich eine Person auf dem jeweiligen Sitz befindet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Innenraum des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Kamerasystems abgetastet . Anhand der durch das Kamerasystem erfassten Personen führt eine Bildauswertung eine Abschätzung des Gewichts der erfassten Personen durch. Diese Abschätzung wird dann weitergeleitet, um die CO2- oder 02-Konzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs zu berechnen .
Es ist des Weiteren denkbar, dass aus der oben ermittelten Gurtkraft auch das Gewicht der auf diesem Platz angeschnall¬ ten Person abgeleitet wird. Eine ähnliche Information ist ü- ber den Sensor bestimmbar, der die oben genannte Sitzkraft ermittelt. Auch die über diese Sensoren ermittelten Gewichts¬ kräfte der im Innenraum des Kraftfahrzeugs befindlichen Personen werden weitergeleitet, um die CO2- oder O2- Konzentration möglichst genau zu berechnen. Mit Hilfe der Sensoren wird daher der Berechnung der CO2- oder O2- Konzentration ein möglichst genaues Abbild der im Innenraum des Kraftfahrzeugs befindlichen Personen zugrunde gelegt. Da die Berechnung berücksichtigt, wie viel Sauerstoff durch die erfassten Personen im Innenraum des Kraftfahrzeugs in CO2 um gewandelt wird, ist berechenbar, wann die C02-Konzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs einen CO2-Schwellenwert überschreitet oder wann die 02-Konzentration einen O2- Schwellenwert unterschreitet . Neben der Berechnung von Momen¬ tanzuständen im Innenraum des Kraftfahrzeugs können ebenfalls Voraussagen darüber getroffen werden, nach welcher Zeit beispielsweise der CO2-Schwellenwert überschritten sein wird. Diese Berechnung basiert darauf, dass die durch die Atmung der Insassen erfolgte Umwandlung von Sauerstoff in CO2 pro Zeiteinheit berechenbar ist. Daher kann auf dieser Grundlage auch prognostiziert werden, ab wann der CO2-Schwellenwert ü- berschritten wird und dadurch zu einer Ermüdung des Fahrers führt .
Derartige Prognosen und auch derartige Berechnungen der momentanen CO2- oder 02-Konzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs basieren ebenfalls auf der genauen Kenntnis der pro Zeiteinheit zugeführten Frischluft zum Innenraum des Kraft¬ fahrzeugs . Daher wird bevorzugt eine Stellung einer Umluft- klappe und/oder eine Stellung eines Fensters und/oder sonsti¬ ger Lüftungseinrichtungen erfasst und in die Berechnung einbezogen. Wenn die Stellungen von Umluftklappe, Fenster und sonstigen Lüftungseinrichtungen erfasst werden, ist es ebenfalls denkbar, deren Stellungsänderung in Abhängigkeit von der Zeit in die obigen Berechnungen einzubeziehen . Diese zusätzlichen Informationen tragen dazu bei, die Genauigkeit des obigen Verfahrens zu verbessern.
Liefern nun die Berechnungen das Ergebnis, dass der CO2- Schwellenwert überschritten oder der O2-Schwellenwert unter¬ schritten ist, wird die Umluftklappe und/oder mindestens ei¬ nes der Fenster und/oder eine sonstige Lüftungseinrichtung des Kraftfahrzeugs gezielt geöffnet, so dass dem Innenraum Frischluft zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Frischluftzufuhr über ein Filtersystem im Kraftfahrzeug. Dieses Filtersystem trägt ebenfalls zur Steigerung der Luftqualität bei, während sein Zustand mit Hilfe geeigneter Sensoren überwacht werden kann.
Das obige Verfahren führt somit zu einer Steigerung der Sicherheit im Straßenverkehr, da die Konzentration des Fahrers durch eine sichergestellte ausreichende Sauerstoffversorgung gewährleistet ist. Zudem wird die Regelgüte des beschriebenen Verfahrens durch die Einbeziehung der Anzahl und des Gewichts der Personen im Innenraum des Kraftfahrzeugs verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass keine Gassensoren zur Analyse der Luftzusammensetzung im Innenraum des Kraftfahrzeugs installiert werden müssen. Des Weiteren können bereits vorhandene Sensoren, wie beispielsweise die Sensoren für die Gurtkraft und die Sitzkraft, benutzt werden, um eine genaue Berechnung der Sauerstoffkonzentration im Innenraum des
Kraftfahrzeugs zu gewährleisten. Des Weiteren ist es bevorzugt, die Umluftklappe im Grundzustand geschlossen zu halten. Sie wird nur dann geöffnet, wenn dies für die Sauerstoffkonzentration im Innenraum des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Auf diese Weise arbeitet die Lüftungseinrichtung oder Klima¬ anlage des Kraftfahrzeugs hauptsächlich im Umluftbetrieb. Da¬ her muss von außen einströmende Luft nicht ständig gekühlt oder erwärmt werden, was zu einer Kraftstoffeinsparung und damit zu einer Reduktion der Abgasemission führt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung einer Luftzusammensetzung in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, das die folgenden Schrit- te aufweist:
a. Erfassen mindestens eines Betriebsparameters einer Luftzufuhr des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lüf¬ tungseinrichtung oder einer Klimaanlage,
b. Berechnen einer CO2- oder 02-Konzentration im Innenraum in Abhängigkeit von dem mindestens einen Be¬ triebsparameter der Luftzufuhr und
c. Zuführen von Frischluft in den Innenraum, wenn die C02-Konzentration einen CO2-Schwellenwert übersteigt oder die 02-Konzentration einen O2-Schwellenwert unterschreitet .
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 mit dem weiteren Schritt:
Erfassen und Berücksichtigen einer im Innenraum befindlichen Anzahl von Personen und/oder eines jeweiligen Gewichts der im Innenraum befindlichen Anzahl von Personen, um das Berechnen mit höherer Genauigkeit durchzuführen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem das Erfassen des mindestens einen Betriebsparameters ein Erfassen ei¬ ner Stellung einer Umluftklappe und/oder einer Stellung eines Fensters und/oder sonstiger Lüftungseinrichtungen umfasst .
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, mit dem weiteren Schritt:
Bestimmen der Stellung der Umluftklappe, der Fenster und der sonstigen Lüftungseinrichtungen in Abhängigkeit von der Zeit .
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem das Erfassen des mindestens einen Betriebsparameters ein Überwachen einer Stellung und/oder eines Zustands eines Filtersystems im Kraftfahrzeug umfasst.
6. Verfahren gemäß Anspruch 2 mit dem weiteren Schritt:
Erkennen der Anzahl der Personen mittels eines Sensors, der ein offenes oder geschlossenes Gurtschloss erkennt, oder eines Sensors, der die Gurtkraft misst, oder eines Sensors, der die Sitzkraft misst, oder eines Kamerasys¬ tems im Innenraum.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6 mit dem weiteren Schritt:
Erfassen eines Gewichts der jeweiligen Person mit Hilfe des Sensors, der die Gurtkraft misst, oder des Sensors, der die Sitzkraft misst, oder Abschätzen des Gewichts ü- ber das Kamerasystem.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1 mit dem weiteren Schritt:
Öffnen einer Umluftklappe und/oder mindestens eines Fens¬ ters und/oder sonstiger Lüftungseinrichtungen des Kraft- fahrzeugs, so dass dem Innenraum Frischluft zugeführt wird.
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