DE10019103C1

DE10019103C1 - Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur und der Geschwindigkeit der aus einer Luftauslassöffnung in den Innenraum eines Fahrzeuges strömenden Luft

Info

Publication number: DE10019103C1
Application number: DE10019103A
Authority: DE
Inventors: Ralph Trapp
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2020-04-19

Abstract

Die Vorrichtung (76) zur Ermittlung der Temperatur und der Geschwindigkeit der aus einer Luftauslassöffnung in den Innenraum eines Fahrzeuges strömenden Luft ist mit mindestens einem Messelement (52, 54) mit temperaturabhängigem Widerstandsverhalten versehen. Das mindestens eine Messelement (52, 54) ist für die Dauer eines Aufheizintervalls (72), durch Zufuhr elektrischer Leistung aufheizbar und für die Dauer eines anschließenden Abkühlintervalls (74) nach Beendigung oder nach Verringerung der elektrischen Leistung durch die Luft abkühlbar. Ferner weist die Vorrichtung (76) eine Energiequelle (64) zur Versorgung des mindestens einen Messelements (52, 54) mit elektrischer Energie und eine Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) zum Zu- und Abschalten bzw. Steuern der Energiequelle (64) und zum Messen der über dem mindestens einen Messelement (52, 54) abfallenden Spannung und/oder des durch das mindestens eine Messelement (52, 54) fließenden Stroms zu mindestens einem ersten Messzeitpunkt (t¶1¶) vor einem Abkühlintervall (74) oder zu dessen Beginn und zu mindestens einem zweiten Messzeitpunkt (t¶2¶) nach einem Abkühlintervall (74) oder zu dessen Ende auf. Die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) ermittelt anhand der zu dem mindestens zwei Messzeitpunkten (t¶1¶, t¶2¶) gemessenen Werte für die Spannung und/oder den Strom die Temperatur und die Geschwindigkeit der an dem mindestens einem Messelement (52, 54) vorbeiströmenden Luft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur und der Geschwindigkeit der aus einer Luftauslassöffnung in den Innenraum eines Fahrzeuges strömenden Luft.

Herkömmlicherweise arbeiten Fahrzeug-Klimaanlagen dergestalt, dass ein Regler in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der eingestellten Soll temperatur und der Isttemperatur für den Innenraum des Fahrzeuges diverse Stellglieder ansteuert, die den Durchsatz, die Verteilung und die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum einströmenden Luft beeinflus sen. Bei diesen Stellgliedern handelt es sich zumeist um Klappen, die im Luftströmungskanalsystem der Klimaanlage angeordnet sind. Ein Problem hierbei ist, dass die Stellglieder über eine Lageregelung verfügen müssen, die ein Rückmeldepotentiometer mit entsprechender Verdrahtung erforder lich machen. Neben diesen Rückmeldepotentiometern bedarf es auch zu sätzlich noch diverser Kennfelder zur Spezifizierung der Klappenposition in Abhängigkeit von den gewünschten Änderungen der Luftströmung und Lufttemperatur. Auf all dies könnte verzichtet werden, wenn der Durchsatz und die Temperatur der aus den Luftauslassöffnungen ausströmenden und in den Fahrzeuginnenraum gelangenden Luft messtechnisch erfasst werden. Dann nämlich ist auch ohne Lagekontrolle und Rückmeldepotentiometer der Innenraumtemperatur-Regelkreis geschlossen.

Es ist bekannt, zur Verbesserung der Reaktionszeit eines Innenraumtem peratur-Regelkreises in diesem einen unterlagerten Ausblastemperatur- Regelkreis vorzusehen. Ein derartiger Ausblastemperatur-Regelkreis macht einen so genannten Ausblastemperatursensor erforderlich, der in mindestens einer der Luftauslassöffnungen angeordnet ist (siehe z. B. DE 199 01 319 C1). Bevorzugt existiert pro Gruppe von Luftauslassöffnungen (Defrost-, Mannanström- und Fußraumauslassöffnung) jeweils eine Luftauslassöffnung, die mit einem derartigen Ausblastemperatursensor versehen ist. Jetzt ist es lediglich noch erforderlich, in den betreffenden Luftauslassöffnungen zusätzlich auch einen Strömungsmesser anzuordnen. Dies jedoch erfordert zusätzlichen Verdrahtungsaufwand, was die Einsparungen im Hinblick auf den Wegfall der Lageendkontrolle und der Rückmeldepotentiometer der Stellglieder teilweise wieder aufzehrt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Er mittlung der Temperatur und der Geschwindigkeit der aus einer Luftaus lassöffnung in den Innenraum eines Fahrzeuges strömenden Luft zu schaf fen, die als Zweipol-Sensoreinheit ausgebildet ist und damit keinen gegen über Klimaanlagen mit Auslasstemperatursensoren erhöhten Verdrahtungs aufwand aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung vorge schlagen, die versehen ist mit

- mindestens einem Messelement mit temperaturabhängigem Wider standsverhalten, wobei das mindestens eine Messelement für die Dauer eines Aufheizintervalls, durch Zufuhr elektrischer Leistung auf heizbar und für die Dauer eines anschließenden Abkühlintervalls nach Beendigung oder nach Verringerung der elektrischen Leistung durch die Luft abkühlbar ist,
- einer Energiequelle zur Versorgung des mindestens einen Messele ments mit elektrischer Energie und
- einer Ansteuer- und Auswerteeinheit zum Zu- und Abschalten bzw. Steuern der Energiequelle und zum Messen der über dem mindestens einen Messelement abfallenden Spannung und/oder des durch das mindestens eine Messelement fließenden Stroms zu mindestens einem ersten Messzeitpunkt vor einem Abkühlintervall oder zu dessen Beginn und zu mindestens einem zweiten Messzeitpunkt nach einem Abkühl intervall oder zu dessen Ende,
- wobei die Ansteuer- und Auswerteeinheit anhand der zu den mindes tens zwei Messzeitpunkten gemessenen Werte für die Spannung und/oder den Strom die Temperatur und die Geschwindigkeit der an dem mindestens einem Messelement vorbeiströmenden Luft ermittelt.

Eine eine solche Vorrichtung aufweisende Fahrzeug-Klimaanlage ist erfin dungsgemäß versehen mit

- einem Strömungskanalsystem, das ein Gebläse und mindestens eine Lufteinlassöffnung zum Ansaugen von Luft sowie mehrere Luftauslass öffnungen zum Ausblasen von Luft in den Innenraum des Fahrzeuges aufweist,
- einer Luft- und Temperiereinheit mit einem ersten Stellglied zur Beein flussung der Temperatur der durch das Strömungskanalsystem strö menden Luft,
- einer Luftverteilvorrichtung mit mindestens einem zweiten Stellglied zur Beeinflussung der Verteilung der durch das Strömungskanalsystem strömenden Luft auf mindestens eine Gruppe von Luftauslassöffnun gen, wobei jede Gruppe mindestens eine Luftauslassöffnung aufweist,
- einem Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur im Innenraum des Fahrzeuges,
- einer Steuereinheit, die mit dem Innenraum-Temperaturfühler und positionsrückmeldungsfrei mit den ersten und zweiten Stellgliedern verbunden ist,
- einer Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur und der Geschwindig keit der aus den Auslassöffnungen strömenden Luft, wobei
- die Vorrichtung für jede Gruppe von Auslassöffnungen mindestens ein Messelement mit temperaturabhängigem Widerstandsverhalten auf weist, das für die Dauer eines Aufheizintervalls durch Zufuhr elektri scher Leistung aufheizbar und für die Dauer eines anschließenden Ab kühlintervalls nach Beendigung oder nach Verringerung der elektrischen Leistung durch die Luft abkühlbar ist, und die Vorrichtung ferner versehen ist mit
- einer Energiequelle zur Versorgung des mindestens einen Messele ments mit elektrischer Energie und
- einer Ansteuer- und Auswerteeinheit zum Zu- und Abschalten bzw. Steuern der Energiequelle und zum Messen der über dem mindestens einen Messelement abfallenden Spannung und/oder des durch das mindestens eine Messelement fließenden Stroms zu mindestens einem ersten Messzeitpunkt vor einem Abkühlintervall oder zu dessen Beginn und zu mindestens einem zweiten Messzeitpunkt nach einem Abkühl intervall oder zu dessen Ende,
- wobei die Ansteuer- und Auswerteeinheit anhand der zu den mindes tens zwei Messzeitpunkten gemessenen Werte für die Spannung und/oder den Strom die Temperatur und die Geschwindigkeit der an dem mindestens einem Messelement vorbeiströmenden Luft ermittelt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Temperatur und die Ge schwindigkeit der aus einer Luftauslassöffnung strömenden Luft mit Hilfe eines einzigen Messelements mit temperaturabhängigem Widerstandsver halten ermittelt. Dieses Messelement wird alternierend in zwei unterschied lichen Modi betrieben. In der ersten Betriebsart wird dem Messelement eine elektrische Leistung zugeführt, so dass es sich aufheizt. Diese elektrische Heizleistung ist bekannt, da die eine elektrische Größe (nämlich der Strom oder die Spannung) durch die Energiequelle bestimmt und damit bekannt ist, während die jeweils andere elektrische Größe (der Spannungsabfall über dem oder der Strom durch das Messelement) messtechnisch erfasst wird. Nach Beendigung des ersten Betriebsmodus (Aufheizphase) wird das Mess element erfindungsgemäß in einem zweiten Betriebsmodus betrieben, bei dem es durch die vorbeiströmende Luft abgekühlt wird. Während dieses zweiten Betriebsmodus wird dem Messelement eine geringere elektrische Leistung zugeführt als im ersten Betriebsmodus. "Geringere elektrische Leistung" im Sinne der Erfindung bedeutet dabei auch, dass dem Messelement in der Abkühlphase (zweiter Betriebsmodus) keine elektrische Leistung zugeführt wird, das Messelement also von der Energiequelle abgekoppelt ist.

Über eine Ansteuer- und Auswerteeinheit wird das Messelement in obiger Weise mit elektrischer Leistung versorgt. Während mindestens zweier Mess zeitpunkte, von denen der eine vor einem Abkühlintervall liegt oder mit dem Beginn eines Abkühlintervalls zusammenfällt und ein zweiter Messzeitpunkt nach einem Abkühlintervall liegt oder mit dem Ende des Abkühlintervalls zusammenfällt, wird die nicht durch die Energiequelle bestimmte Variable der beiden elektrischen Größen Spannung und Strom gemessen. Wird als Energiequelle eine Stromquelle mit konstantem Strom eingesetzt, so wird zu den beiden Messzeitpunkten jeweils der sich über dem Messelement ein stellende Spannungsabfall gemessen. Wird dagegen als Energiequelle eine Spannungsquelle mit konstanter Spannung verwendet, so wird der zu den beiden Messzeitpunkten das Messelement durchfließende elektrische Strom gemessen. Anhand der zu den beiden Messzeitpunkten gemessenen Werte wird dann die Temperatur und die Geschwindigkeit der an dem Messelement vorbeiströmenden Luft ermittelt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Umstand ausgenutzt, dass sich der ohmsche Widerstand des Messelements während der Abkühlphase in Abhängigkeit von der Lufttemperatur und der Strömungsgeschwindigkeit der Luft verändert, wenn das Messelement zuvor durch Zuführung elektri scher Leistung aufgeheizt wurde. Durch entsprechende Verrechnung der gemessenen elektrischen Größen zu den beiden Messzeitpunkten, d. h. der elektrischen Größen vor und nach einem Abkühlvorgang, kann unter Ver wendung der während des vorherigen Aufheizvorgangs zugeführten elektri schen Leistung sowohl die Temperatur als auch die Geschwindigkeit der Luft ermittelt werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht zum einen darin, dass, wie bei den heute üblichen Ausblastemperatursensoren, zu jeder mit einem derartigen Sensor versehenen Luftauslassöffnung lediglich zwei Leitungen führen müssen. Allein durch die Zufuhr an elektrischer Leistung vor einer Abkühlphase und durch messtechnische Erfassung einer elektrischen Größe (Strom oder Spannung) zu den beiden zuvor genannten Messzeit punkten gelingt es, Aussagen über die Temperatur und die Geschwindigkeit der Luft zu erlangen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Luftge schwindigkeit anhand der Temperaturdifferenz des Messelements zu den beiden Messzeitpunkten und anhand der elektrischen Leistung zum ersten Messzeitpunkt zu ermitteln. Die Temperaturdifferenz wird dadurch ermittelt, dass anhand des ohmschen Widerstands des Messelements zu den beiden Messzeitpunkten die jeweiligen Temperaturen des mindestens einen Mess elements ermittelt werden.

Zweckmäßig ist es, ausgehend von der ermittelten Luftgeschwindigkeit dann auf die Temperatur der Luft zu schließen. Dies erfolgt bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dergestalt, dass die dem Messelement zugeführte elektrische Leistung und die Temperatur des Messelements je weils zum ersten Messzeitpunkt ermittelt und zusammen mit der Luftge schwindigkeit zur Lufttemperaturermittlung herangezogen werden.

Die zuvor beschriebene Vorgehensweise greift auf Temperaturwerte zurück, die das Messelement zu den beiden Messzeitpunkten aufweist. Die Tempe raturermittlung erfolgt jedoch nicht physikalisch sondern rechnerisch, und zwar über die Zwischengröße des ohmschen Widerstands des Messele ments, der sich wiederum aus den beiden elektrischen Größen Strom und Spannung errechnen lässt. Da die Abhängigkeit des elektrischen Widerstan des von der Temperatur bekannt ist, kann letztendlich aus den elektrischen Größen Strom und Spannung die Temperatur des Messelements ermittelt werden. Als Messelement mit temperaturabhängigem Widerstandsverhalten wird zweckmäßigerweise ein NTC- oder ein PTC-Widerstandselement (auch Thermistor genannt) eingesetzt. Derartige Elemente sind als Sensoren für die Messung/Ermittlung von Temperaturen bei Fahrzeug-Klimaanlagen grundsätzlich bekannt.

Um bei Luftströmungen mit relativ starken Geschwindigkeits- und/oder Temperaturgradienten eine Aussage über die mittlere Temperatur und die mittlere Strömungsgeschwindigkeit machen zu können, ist es von Vorteil, wenn man in einer Luftauslassöffnung mehrere über die Öffnung verteilt angeordnete Messelemente vorsieht, die in Reihe (im Fall von NTC-Wider standselementen oder parallel (im Fall von PTC-Widerstandselementen) ge schaltet sind.

Um bei einer Fahrzeug-Klimaanlage mit Hilfe der Erfindung die Geschwin digkeit und die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum einströmenden Luft ermitteln zu können, braucht diese Vorrichtung bzw. das mindestens eine Messelement dieser Vorrichtung nicht notwendigerweise in jeder Aus lassöffnung bzw. dem zu dieser Öffnung führenden Kanal angeordnet zu sein. Denn normalerweise umfassen die Luftverteilvorrichtungen einer Fahr zeug-Klimaanlage mehrere Gruppen von Auslassöffnungen (beispielsweise Defrosteröffnungen, Mannanströmöffnungen und Fußraumöffnungen), die, je nach Einstellung der Luftverteilung, von unterschiedlich starken Luftströ mungen durchströmt werden. So reicht es aus, die erfindungsgemäße Vor richtung bzw. das mindestens eine Messelement der erfindungsgemäßen Vorrichtung pro Gruppe von Auslassöffnungen in einer Auslassöffnung bzw. in dem zu dieser Auslassöffnung führenden Kanal anzuordnen. Bei einem Links/Rechts-Klimasystem verdoppelt sich die Anzahl an. Gruppen gegen über einem Einfach-Klimasystem, so dass dementsprechend auch die Anzahl an mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß anzu steuernden Messelementen ansteigt.

Bei Verwendung mehrerer Messelemente für mehrere Auslassöffnungen ist es erforderlich, dass die elektrische Größe "Strom oder Spannung" für jedes Messelement zu den mindestens zwei Messzeitpunkten durch die Ansteuer- und Auswerteeinheit messtechnisch erfassbar ist. Dieses Abfragen der einzelnen Messelemente kann entweder seriell oder parallel erfolgen, wobei im letztgenannten Fall die Ansteuer- und Auswerteeinheit über eine ent sprechende Anzahl an Messkanälen verfügen muss. Vom Hardware-Aufwand günstiger ist daher die serielle Abfragung der einzelnen Messelemente.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht den vorderen Teil eines Fahrzeuges mit Klimaan lage,

Fig. 2 schematisch die Beschaltung des Messelements mit temperaturab hängigem Widerstand und

Fig. 3 bis 5
Zeitverläufe der in Fig. 2 eingezeichneten elektrischen Größen, nämlich dem Ansteuerungsstrom I_G für den EIN/AUS-Schalter zum Ein- und Ausschalten der Stromquelle, dem durch den temperatur abhängigen Widerstand R fließenden Strom I_S und der über dem Widerstand R abfallenden Spannung U_S.

Gemäß Fig. 1 weist eine Klimaanlage 10 für ein Kraftfahrzeug 12 ein Ge bläse 14 auf, das in Abhängigkeit von der Stellung einer Frischluft-/Umluft klappe 16 Frischluft aus einem Frischluft-Ansaugkanal 18 oder Umluft aus einem im Innenraum 20 endenden Umluftkanal 21 ansaugt. In Strömungs richtung betrachtet hinter dem Gebläse 14 befindet sich eine Kühlvorrich tung 22, die einen (nicht dargestellten) Kompressor und einen Verdampfer 23 zum Abkühlen der Ansaugluft aufweist. Hinter dem Verdampfer 23 ist eine (in diesem Beispiel luftseitig gesteuerte) Heizvorrichtung 24 angeord net. Die abgekühlte Luft durchströmt in Abhängigkeit von der Stellung einer das Stellglied der Heizvorrichtung 24 bildenden Mischklappe 26 einen von zwei zueinander parallel geschalteten Kanälen 28, 30 der Heizvorrichtung 24. Einer dieser beiden Kanäle (im Ausführungsbeispiel der Kanal 30) weist einen von einem Teilstrom des Motorkühlwassers durchströmten Wärmetau scher 32 zum Erwärmen der zuvor abgekühlten Luft auf. Hinter dem Wärmetauscher 32 sind die beiden Kanäle 28, 30 wieder zusammengeführt. In Strömungsrichtung hinter der Mischklappe 26 schließt sich eine Luftver teilvorrichtung 34 an, die zwei Klappen 36, 38 aufweist, um die Luft wahl weise über die Mannanströmöffnungen 40, die Defrosteröffnungen 42 und/oder die Fußraumausströmöffnungen 44 in den Innenraum 20 einzulas sen.

Die Steuerung der gesamten Klimaanlage 10 erfolgt dergestalt, dass eine vorgebbare Solltemperatur für den Innenraum 20 erreicht und gehalten wird. Zu diesem Zweck weist die Klimaanlage 10 einen Innenraum-Tempe raturfühler 46 auf, der den Istwert der Innenraumtemperatur misst und z. B. im Steuergerät 48 untergebracht ist. Das Steuergerät 48 verfügt über eine Einstellvorrichtung 50 zur manuellen Vorgabe des Sollwerts für die Innen raumtemperatur.

Bei der hier zu beschreibenden Klimaanlage 10 werden die Klappen 26, 36 und 38 von Stellgliedern angetrieben, deren jeweilige Verstellposition messtechnisch nicht an dem Stellglied bzw. der Klappe selbst abgefragt werden. Die Stellglieder bzw. Klappen verfügen also nicht über einen Weg geber, der die jeweilige Verstellposition rückmeldet. Dadurch kann der Ver drahtungsaufwand reduziert werden. Anstelle der Rückmeldung der Klap penpositionen wird bei der hier zu beschreibenden Klimaanlage eine Vor richtung verwendet, die die Temperatur und die Geschwindigkeit der Luft ermittelt, die durch die zu den Auslassöffnungen 40 und 44 führenden Kanäle der Luftverteilvorrichtung 34 strömt. In einem oder mehreren dieser Kanäle befinden sich Messelemente in Form von NTC-Thermistoren 52, 54, die in unterschiedlichen Modi betreibbar sind und deren Ausgangssignale in der weiter unten beschriebenen Art und Weise ausgewertet werden.

Darüber hinaus weist die Klimaanlage 10 eine weitere Vielzahl von hier nicht näher beschriebenen und in Fig. 1 teilweise nicht dargestellten Sensoren für beispielsweise die Außentemperatur (Sensor 58), die Kühlwassertempera tur, die Schadstoffkonzentration in der Frischluft, etc. auf. Sämtliche dieser Sensoren sind mit einer zentralen Steuereinheit 60 verbunden, die einen Innenraumtemperaturregler mit unterlagerter Ausblastemperaturregelung aufweist und ihrerseits mit den Stellgliedern für die Kühlvorrichtung 22, die Heizvorrichtung 24, das Gebläse 14 sowie die Klappen 16, 26, 36, 38 verbun den ist. Die Steuereinheit 60 wertet auch die Messsignale der NTC-Ther mistoren 52, 54 aus und steuert diese unterschiedlich an, was nachfolgend beispielhaft für den Thermistor anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert werden wird.

Wie anhand von Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Steuereinheit 60 eine An steuer- und Auswerteeinheit 62 in Form eines Mikrocontrollers für die bei den NTC-Thermistoren 52, 54 auf, wobei in Fig. 2 lediglich die Verschaltung mit einem der beiden NTC-Thermistoren dargestellt ist. Zusätzlich zur An steuer- und Auswerteeinheit 62 umfasst die Steuereinheit 60 eine Strom quelle 64, die über einen steuerbaren elektronischen Sehalter in Form eines Transistors 66 dem NTC-Thermistor 52, 54 einen konstanten Strom I_S auf prägt. Die Steuerung des Transistors 66 erfolgt mittels des Steuerstroms I_G, der von der Ansteuer- und Auswerteeinheit 62 am Ausgang 68 ausgegeben wird. Die über dem NTC-Thermistor 52, 54 abfallende Spannung U_S wird am Eingang. 70 der Ansteuer- und Auswerteeinheit 62 abgegriffen und gemes sen. Sofern die Klimaanlage mehrere. Luftauslassöffnungen zugeordnete NTC-Thermistoren aufweist - wie im hier zu beschreibenden Fall - sind für die Verschaltung jedes NTC-Thermistors mit der Ansteuer- und Auswerte einheit 62 jeweils ein Thermistor 66, ein Eingang 70 und ein Ausgang 68 erforderlich. Eventuell kann für mehrere NTC-Thermistoren eine gemein same Stromquelle vorgesehen sein, die über die erforderliche Leistung zur Versorgung der mehreren NTC-Thermistoren mit dem Konstantstrom I_S verfügen muss.

Um anhand des elektrischen Verhaltens des NTC-Thermistors 52, 54 mit temperaturabhängigem Widerstand R die Informationen bezüglich der Temperatur und der Geschwindigkeit der vorbeiströmenden Luft extrahieren zu können, steuert die Ansteuer- und Auswerteeinheit 62 den NTC-Thermistor 52, 54 in zwei unterschiedlichen Modi an. In einem ersten Modus während eines Einschaltintervalls 72 (siehe Fig. 3) wird der Transistor 66 ange steuert, so dass durch den NTC-Thermistor 52, 54 der Strom I_S fließt (erster Betriebsmodus). Während dieses Einschaltintervalls 72 heizt sich der NTC- Thermistor 52, 54 auf, weshalb sein Widerstandswert abnimmt. Dadurch er geben sich in den Einschaltintervallen 72 die in den Fig. 4 und 5 gezeigten Zeitverläufe für die abfallende Spannung U_S und den Widerstandswert R. In einem sich an das Einschaltintervall 72 anschließenden Ausschaltintervall 74 ist der Transistor 66 geöffnet, so dass der NTC-Thermistor 52, 54 stromlos ist. Demzufolge kommt es in diesem zweiten Betriebsmodus zu einer Abkühlung des NTC-Thermistors 52, 54, weshalb sein Widerstandswert R ansteigt (siehe Fig. 5). Beide Intervalle 72, 74 bestimmen die Periode, mit der sich die Aufeinanderfolge der beiden Betriebsmodi wiederholt.

Die Messung des Spannungsabfalls U_S erfolgt zu einem ersten Messzeit punkt t₁ unmittelbar vor dem Ausschalt- bzw. Abkühlintervall 74 und zu einem Messzeitpunkt t₂ unmittelbar nach diesem Intervall. Dadurch erhält man zum Zeitpunkt t₁ die Messspannung U₁ und zum Messzeitpunkt t₂ die Messspannung U₂. Anhand des bekannten Stroms I_S lässt sich damit der Widerstandswert R₁ zum Zeitpunkt t₁ und R₂ zum Zeitpunkt t₂ errechnen. Auf Grund der in der Ansteuer- und Auswerteeinheit 62 abgelegten Kenn linie des NTC-Thermistars 52, 54, die die Abhängigkeit des Widerstandswerts R von der Temperatur des Thermistors 52, 54 beschreibt, können nun die Temperaturen T₁ und T₂ des NTC-Thermistors 52, 54 zu den Messzeitpunk ten t₁ und t₂ ermittelt werden. Anhand der Temperaturdifferenz und der Dauer des Ausschalt- bzw. Abkühlintervalls 74 lässt sich somit die zeitliche Ableitung der Temperatur des NTC-Thermistors 52, 54 näherungsweise berechnen. Das Verhältnis dieser Ableitung und der zum Zeitpunkt t₁ dem NTC-Thermistor 52, 54 aufgeprägten Heizleistung (Produkt aus der gemes senen Spannung U₁ und dem aufgeprägten konstanten Strom I_S) ist ein Maß für die aktuelle Strömungsgeschwindigkeit V_Luft. Damit ist der erste zu ermit telnde Wert errechnet.

Diese Größe für die Luftgeschwindigkeit wird nun für die Berechnung der Temperatur der Luft herangezogen. Die Luftgeschwindigkeit ergibt sich nämlich auf der Grundlage der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit und der dem NTC-Thermistor 52, 54 aufgeprägten Heizleistung sowie der Tem peratur des NTC-Thermistors 52, 54 beispielsweise zum Messzeitpunkt t₁ (die entsprechenden Werte für den Messzeitpunkt t₂ können alternativ he rangezogen werden). Damit liegt auch der zweite zu berechnende Wert, nämlich die Temperatur T_Luft der strömenden Luft vor.

Somit ist es also gelungen, durch die Vorrichtung 76, die die Ansteuer- und Auswerteeinheit 62, die Energiequelle in Form der Stromquelle 64 und das Messelement mit temperaturabhängigem Widerstandsverhalten in Form des NTC-Thermistors 52, 54 aufweist, aus einem einzigen Messelement Messda ten zu erhalten, die es ermöglichen, zwei Parameter, nämlich die Tempera tur und die Geschwindigkeit der in den Innenraum 20 des Fahrzeuges 12 einströmenden Luft, zu erhalten. Der Verdrahtungsaufwand ist identisch mit dem Verdrahtungsaufwand, den man bei einer Fahrzeug-Klimaanlage mit dem eigentlichen Innenraumtemperaturregler unterlagerten Ausblastem peraturregelkreis antrifft.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Klimaanlage

12

Fahrzeug

14

Gebläse

16

Umluftklappe

18

Frischluft-Ansaugkanal

20

Innenraum

21

Umluftkanal

22

Kühlvorrichtung

23

Verdampfer

24

Heizvorrichtung

26

Mischklappe

28

Kanal

30

Kanal

32

Wärmetauscher

34

Luftverteilvorrichtung

36

Klappe

38

Klappe

40

Mannanströmöffnung

42

Defrosteröffnung

44

Fußraumausströmöffnung

46

Innenraum-Temperaturfühler

48

Steuergerät

50

Einstellvorrichtung

52

NTC-Thermistor

54

NTC-Thermistor

58

Außentemperatursensor

60

Steuereinheit

62

Ansteuer- und Auswerteeinheit

64

Stromquelle

66

Transistor

68

Ausgang

70

Eingang

72

Aufheizintervalls

74

Abkühlintervall

76

Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur und der Geschwindigkeit der Luft

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur und der Geschwindigkeit der aus einer Luftauslassöffnung in den Innenraum eines Fahrzeuges strömenden Luft, mit
mindestens einem Messelement (52, 54) mit temperaturabhängi gem Widerstandsverhalten, wobei das mindestens eine Messele ment (52, 54) für die Dauer eines Aufheizintervalls (72), durch Zu fuhr elektrischer Leistung aufheizbar und für die Dauer eines an schließenden Abkühlintervalls (74) nach Beendigung oder nach Verringerung der elektrischen Leistung durch die Luft abkühlbar ist,
einer Energiequelle (64) zur Versorgung des mindestens einen Messelements (52, 54) mit elektrischer Energie und
einer Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) zum Zu- und Abschalten bzw. Steuern der Energiequelle (64) und zum Messen der über dem mindestens einen Messelement (52, 54) abfallenden Spannung und/oder des durch das mindestens eine Messelement (52, 54) fließenden Stroms zu mindestens einem ersten Messzeitpunkt (t₁) vor einem Abkühlintervall (74) oder zu dessen Beginn und zu min destens einem zweiten Messzeitpunkt (t₂) nach einem Abkühlinter vall (74) oder zu dessen Ende,
wobei die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) anhand der zu den mindestens zwei Messzeitpunkten (t₁, t₂) gemessenen Werte für die Spannung und/oder den Strom die Temperatur und die Geschwin digkeit der an dem mindestens einem Messelement (52, 54) vorbei strömenden Luft ermittelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die An steuer- und Auswerteeinheit (62) anhand der ohmschen Widerstands werte des mindestens einen Messelements (52, 54) zu den beiden Messzeitpunkten (t₁, t₂) die jeweiligen Temperaturen des mindestens einen Messelements (52, 54) zu diesen beiden Messzeitpunkten (t₁, t₂) und anhand der Differenz dieser Temperaturen und der zum ersten Messzeitpunkt vor dem Beginn eines Abkühlintervalls (74) dem min destens einem Messelement (52, 54) zugeführten elektrischen Leistung die Geschwindigkeit der Luft ermittelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) die Temperatur der Luft anhand von deren Geschwindigkeit, der zum ersten Messzeitpunkt (t₁) vor dem Abkühlintervall (74) dem mindestens einen Messelement (52, 54) zu geführten elektrischen Leistung und der ebenfalls zum ersten Meßzeit punkt (t₁) ermittelten Temperatur des mindestens einen Messelements (52, 54) ermittelt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Energiequelle eine Stromquelle (64) mit einem konstan ten Ausgangsstrom (I_S) für das mindestens eine Messelement (52, 54) ist und dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) zu den mindes tens zwei Messzeitpunkten (t₁, t₂) den Spannungsabfall (U_S) über dem mindestens einen Messelement (52, 54) misst.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Energiequelle eine Spannungsquelle mit einer konstanten Ausgangsspannung für das mindestens eine Messelement (52, 54) ist und dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) zu den mindestens zwei Messzeitpunkten (t₁, t₂) den durch das mindestens eine Messele ment (52, 54) fließenden Strom misst.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass das mindestens eine Messelement (52, 54) ein NTC- oder ein PTC-Widerstandselement ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass mehrere Messelemente (52, 54) vorgesehen sind, die in Reihe oder parallel geschaltet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) ein Mikrocontroller ist.

9. Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeuges mit
einem Strömungskanalsystem, das ein Gebläse (14) und mindes tens eine Lufteinlassöffnung zum Ansaugen von Luft sowie mehrere Luftauslassöffnungen (40, 42, 44) zum Ausblasen von Luft in den Innenraum (20) des Fahrzeuges (12) aufweist,
einer Luft- und Temperiereinheit (22, 24) mit einem ersten Stell glied (26) zur Beeinflussung der Temperatur der durch das Strö mungskanalsystem strömenden Luft,
einer Luftverteilvorrichtung (34) mit mindestens einem zweiten Stellglied (36, 38) zur Beeinflussung der Verteilung der durch das Strömungskanalsystem strömenden Luft auf mindestens eine Gruppe von Luftauslassöffnungen (40, 42, 44), wobei jede Gruppe mindestens eine Luftauslassöffnung (40, 42, 44) aufweist,
einem Temperatursensor (46) zur Ermittlung der Temperatur im Innenraum (20) des Fahrzeuges (12),
einer Steuereinheit (60), die mit dem Innenraum-Temperaturfühler (46) und positionsrückmeldungsfrei mit den ersten und zweiten Stellgliedern (26, 36, 38) verbunden ist,
einer Vorrichtung (76) zur Ermittlung der Temperatur und der Ge schwindigkeit der aus den Auslassöffnungen (40, 42, 44) strömen den Luft, wobei
die Vorrichtung (76) für jede Gruppe von Auslassöffnungen (40, 42, 44) mindestens ein Messelement (52, 54) mit temperatur abhängigem Widerstandsverhalten aufweist, das für die Dauer eines Aufheizintervalls (72) durch Zufuhr elektrischer Leistung auf heizbar und für die Dauer eines anschließenden Abkühlintervalls (74) nach Beendigung oder nach Verringerung der elektrischen Leistung durch die Luft abkühlbar ist, und die Vorrichtung (76) fer ner versehen ist mit
einer Energiequelle (64) zur Versorgung des mindestens einen Messelements (52, 54) mit elektrischer Energie und
einer Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) zum Zu- und Abschalten bzw. Steuern der Energiequelle (64) und zum Messen der über dem mindestens einen Messelement (52, 54) abfallenden Spannung und/oder des durch das mindestens eine Messelement (52, 54) fließenden Stroms zu mindestens einem ersten Messzeitpunkt (t₁) vor einem Abkühlintervall (74) oder zu dessen Beginn und zu min destens einem zweiten Messzeitpunkt (t₂) nach einem Abkühlinter vall (74) oder zu dessen Ende,
wobei die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) anhand der zu den mindestens zwei Messzeitpunkten (t₁, t₂) gemessenen Werte für die Spannung und/oder den Strom die Temperatur und die Geschwin digkeit der an dem mindestens einem Messelement (52, 54) vorbei strömenden Luft ermittelt.

10. Klimaanlage nach Ansprüch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die An steuer- und Auswerteeinheit (62) anhand der ohmschen Widerstands werte des mindestens einen Messelements (52, 54) zu den beiden Messzeitpunkten (t₁, t₂) die jeweiligen Temperaturen des mindestens einen Messelements (52, 54) zu diesen beiden Messzeitpunkten (t₁, t₂) und anhand der Differenz dieser Temperaturen und der zum ersten Messzeitpunkt vor dem Beginn eines Abkühlintervalls (74) dem min destens einem Messelement (52, 54) zugeführten elektrischen Leistung die Geschwindigkeit der Luft ermittelt.

11. Klimaanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) die Temperatur der Luft an hand von deren Geschwindigkeit, der zum ersten Messzeitpunkt (t₁) vor dem Abkühlintervall (74) dem mindestens einen Messelement (52, 54) zugeführten elektrischen Leistung und der ebenfalls zum ersten Meßzeitpunkt (t₁) ermittelten Temperatur des mindestens einen Messelements (52, 54) ermittelt.

12. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass die Energiequelle eine Stromquelle (64) mit einem kon stanten Ausgangsstrom (I_S) für das mindestens eine Messelement (52, 54) ist und dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) zu den mindestens zwei Messzeitpunkten (t₁, t₂) den Spannungsabfall (U_S) über dem mindestens einen Messelement (52, 54) misst.

13. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass die Energiequelle eine Spannungsquelle mit einer kon stanten Ausgangsspannung für das mindestens eine Messelement (52, 54) ist und dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) zu den mindestens zwei Messzeitpunkten (t₁, t₂) den durch das mindestens eine Messelement (52, 54) fließenden Strom misst.

14. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass das mindestens eine Messelement (52, 54) ein NTC- oder ein PTC-Widerstandselement ist.

15. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass mehrere Messelemente (52, 54) vorgesehen sind, die in Reihe oder parallel geschaltet sind.

16. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (62) ein Mikrocon troller ist.