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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Belüftungseinrichtung eines Fahrzeugs, bei der mittels einer Ansteuerung einer Stelleinrichtung ein Verhältnis von Umluft und Frischluft einstellbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Belüftungseinrichtungen für Fahrzeuge bekannt. Die Belüftungseinrichtungen umfassen in der Regel ein Lufteinlassgehäuse, das mit einem Frischlufteinlass bzw. einem Außenlufteinlass, einem Umlufteinlass und einer Stelleinrichtung versehen ist, zur Verstellung von Verschlussmitteln, um wahlweise den Frischluft- oder den Umlufteinlass zu schließen oder um ein bestimmtes Verhältnis von Umluft und Frischluft einzustellen. Das Lufteinlassgehäuse umfasst weiterhin einen Luftauslass, der entweder direkt in den Innenraum des Fahrzeugs und/oder in einen Lufteinlass einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage mündet. Die Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage kann zusätzliche Mittel zur Aufbereitung der zugeführten Luft aufweisen und umfasst ihrerseits einen oder mehrere Luftauslässe, die dann in den Innenraum des Fahrzeugs münden. Eine Belüftungseinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 100 16 389 A1 bekannt.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Belüftungseinrichtungen sind in der Regel derart ausgestaltet, dass der Frischlufteinlass bei Bedarf geschlossen werden kann, wodurch auf einen sogenannten Umluftbetrieb geschaltet wird, so dass keine Außenluft in den Innenraum des Fahrzeug bzw. in die Fahrgastzelle eindringen kann, um bei stark belasteter Außenluft, z.B. durch Umweltverschmutzungen wie Abgase, diese vom Fahrzeuginnenraum fernzuhalten.
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Bei den bekannten Belüftungseinrichtungen erfolgt die Ansteuerung der Stelleinrichtung, d.h. das Schließen des Frischlufteinlasses, das anschließende Öffnen des Frischlufteinlasses (Schalten auf Frischluft- bzw. Mischbetrieb) und/oder das Einstellen des Verhältnisses von Frischluft und Umluft, in der Regel manuell, insbesondere durch den Fahrzeugführer, beispielsweise über entsprechende Bedienelemente (Schalter, Hebel, etc.) im Fahrzeug.
Darüber hinaus existieren bereits Belüftungseinrichtungen bzw. Verfahren zu deren Betrieb, bei denen eine automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung erfolgt.
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Die
DE 297 14 813 U1 schlägt beispielsweise vor, über einen Sauerstoffsensor, der sich möglichst nahe des Kopfes des Fahrzeugführers befindet, die Sauerstoffkonzentration im Fahrzeuginnenraum zu überwachen und bei Absinken der Sauerstoffkonzentrationen unterhalb eines Grenzwertes, wahlweise einen Warnhinweis auszugeben oder den Frischlufteinlass automatisch zu öffnen, um dadurch die Sauerstoffkonzentration im Fahrzeuginnenraum wieder zu erhöhen und die Gefahr von Müdigkeit und Konzentrationsverlust des Fahrzeugführer zu reduzieren.
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Aus der
DE 10 2004 035 882 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schalten einer Innenraumlüftung eines Fahrzeugs in den Umluftbetrieb bekannt.
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Die
DE 10 2009 041 487 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Innenraumbelüftung eines Fahrzeugs.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 061 658 A1 zeigt ein Verfahren für ein Kraftfahrzeug zur vorausschauenden Klassifizierung einer zukünftigen Fahrzeugumgebung.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, insbesondere mit einer automatischen Ansteuerung der Belüftungseinrichtung, ist die Tatsache, dass in den meisten Fahrsituationen, insbesondere in solchen in denen ein Umluftbetrieb erforderlich bzw. von Fahrzeuginsassen gewünscht ist, die Ansteuerung der Belüftungseinrichtung weiterhin manuell erfolgen muss. Die manuelle Ansteuerung erfolgt dabei häufig zu spät, d.h. wenn Schadstoffe, insbesondere Abgase vorausfahrender Fahrzeuge, bereits in den Fahrzeuginnenraum eingedrungen sind.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, zur automatischen Ansteuerung einer Belüftungseinrichtung, wobei vorzugsweise bereits vorausschauend Fahrsituationen erkannt werden können, in denen Schadstoffe, Luftverschmutzungen und/oder unerwünschte Gerüche in den Fahrzeuginnenraum eindringen könnten, und wobei zur Vermeidung des Eindringens derartiger Schadstoffe und Gerüche, eine automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung erfolgt, insbesondere ein automatisches Umschalten auf Umluftbetrieb durch das Schließen des Frischlufteinlasses.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb einer Belüftungseinrichtung eines Fahrzeugs und kann grundsätzlich bei jeder Belüftungseinrichtung eines Fahrzeugs eingesetzt werden, die auf einen Umluftbetrieb schaltbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einer Belüftungseinrichtung eingesetzt werden, die mit einem Frischlufteinlass (Außenlufteinlass), einem Umlufteinlass und einem Luftauslass ausgestaltet ist, und die eine Stelleinrichtung umfasst, mittels derer eines oder mehrere Verschlussmittel verstellbar sind, um den Umlufteinlass und/oder die Frischlufteinlass ganz oder teilweise zu verschließen, wodurch sich ein Verhältnis von Umluft und Frischluft einstellen lässt. Der Luftauslass der Belüftungseinrichtung kann direkt in den Innenraum des Fahrzeugs und/oder beispielsweise in den Lufteinlass einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanalage des Fahrzeugs münden.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung insbesondere dann, wenn erkannt wird, dass wenigstens eine definierte Fahrsituation vorliegt.
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Zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. zur automatischen Ansteuerung der Stelleinrichtung der Belüftungseinrichtung, kann beispielsweise eine geeignete Auswerte- und/oder Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, die verschiedene Informationen, beispielsweise von einer oder mehrerer Sensoreinrichtungen und/oder von anderen Systemen im Fahrzeug, auswertet und Steuersignale an die Stelleinrichtung der Belüftungseinrichtung sendet, wenn anhand der ausgewerteten Informationen erkannt wird, dass eine der definierten Fahrsituationen zur automatischen Ansteuerung der Belüftungseinrichtung vorliegt.
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Unter Fahrsituation sind insbesondere solche Situationen zu verstehen, in denen die Gefahr besteht, dass Schadstoffe, wie beispielsweise Abgase des eigenen Fahrzeugs oder Abgase anderer Fahrzeuge, Luftverschmutzungen und/oder Gerüche, die von Fahrzeuginsassen als unangenehm oder störend empfunden werden, in den Innenraum des Fahrzeugs eindringen könnten. Die automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung umfasst dabei insbesondere das Verschließen des Frischlufteinlasses bzw. das Umschalten der Belüftungseinrichtung auf Umluftbetrieb. Je nach Ausgestaltung des Verfahrens und je nach Fahrsituation kann die automatische Ansteuerung auch das Einstellen eines bestimmten Verhältnisses zwischen Umluft und Frischluft und/oder das Zurückstellen von Umluftbetrieb auf Frischluftbetrieb bzw. Mischbetrieb (Umluft- und Frischluftbetrieb) umfassen.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, insbesondere durch die Nutzung von Informationen einer oder mehrerer Umfeldsensoren, dass die automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung komfortabler und schneller gegenüber einer manuellen Bedienung erfolgen kann, und beispielsweise das Schalten auf Umluftbetrieb rechtzeitig geschieht, d.h. bevor Abgase oder andere Luftverunreinigungen in den Fahrzeuginnenraum eindringen können.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung erst dann, nachdem ein Hinweis an den Fahrzeugführer ausgegeben wurde und insbesondere nachdem der Fahrzeugführer daraufhin die automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung bestätigt bzw. dieser zugestimmt hat. Wird beispielsweise erkannt, dass eine Fahrsituation vorliegt, in der eine automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung sinnvoll oder erforderlich ist, kann den Fahrzeuginsassen die automatische Ansteuerung zunächst, z.B. über eine akustische, haptische und/oder optische Signaleinrichtung, angeboten werden. Der Fahrzeugführer bzw. die Fahrzeuginsassen erhalten somit zunächst eine Warnung bzw. einen Hinweis darauf, dass eine Fahrsituation vorliegt, in der beispielweise das Schließen des Frischlufteinlasses sinnvoll ist. Stimmt der Fahrzeugführer der automatischen Ansteuerung zu, beispielsweise über eine Spracheingabe, per Tastendruck oder über eine andere geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI; Human Machine Interface), kann daraufhin die automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung erfolgen.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei den definierten Fahrsituationen um eine oder mehrere Fahrsituationen, bei denen wenigstens einmal, d.h. zu wenigstens einem vorangegangen Zeitpunkt, eine manuelle Ansteuerung der Stelleinrichtung der Belüftungseinrichtung durch einen Fahrzeuginsassen, insbesondere durch den Fahrzeugführer, ermittelt wurde. Vorzugsweise wird dabei über einen bestimmten Zeitraum hinweg erfasst, in welchen Fahrsituationen eine manuelle Ansteuerung der Stelleinrichtung durch Fahrzeuginsassen erfolgt und/oder in welchen Fahrsituationen keine manuelle Ansteuerung erfolgt. Die Informationen, in welchen Fahrsituationen eine manuelle Ansteuerung erfolgt und in welchen nicht, können beispielsweise in einem geeigneten Speicher hinterlegt werden. Anschließend kann die erfindungsgemäße automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung insbesondere nur in denjenigen Fahrsituationen erfolgen, in denen vorangehend bzw. über den bestimmten Ermittlungszeitraum hinweg, z.B. mit einer bestimmten Häufigkeit, eine manuelle Ansteuerung erfolgt ist. Bevorzugt wird dadurch ein selbstlernendes System geschaffen, bei dem berücksichtigt wird, in welchen Fahrsituationen eine automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung durch Fahrzeuginsassen gewünscht wird. Diejenigen Fahrsituationen, in denen über einen definierten Zeitraum (z.B. 3 Wochen) oder über eine bestimmte Fahrdistanz (z.B. 1000km) ermittelt wurde, dass mit einer bestimmten Häufigkeit (z.B. jedes Mal oder mindestens jedes zweite Mal) eine manuelle Ansteuerung der Belüftungseinrichtung durch Fahrzeuginsassen erfolgt ist, werden im Rahmen einer bevorzugten Ausführung vorzugweise als definierte Fahrsituationen festgelegt, in denen infolge die automatische Ansteuerung erfolgt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der wenigstens einen definierten Fahrsituation um das Unterschreiten eines bestimmten Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder um das Heranfahren bzw. Annähern an ein stehendes Fahrzeug. Der Abstand bzw. das Heranfahren kann beispielsweise mittels eines Abstandssensors, z.B. mittels Radarsensor oder Stereokamera, ermittelt werden. Vorzugsweise wird, neben dem Abstand bzw. neben dem Heranfahren, zusätzlich die Art des vorausfahrenden bzw. stehenden Fahrzeugs (Fahrzeugklasse) bei der automatischen Ansteuerung der Stelleinrichtung berücksichtigt. Bei der Fahrzeugklasse kann insbesondere unterschieden werden, ob es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um einen Lastkraftwagen, ein Motorrad oder einen Personenkraftwagen handelt. Abhängig von der Fahrzeugklasse kann die automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung früher bzw. später erfolgen, insbesondere früher oder später bezogen auf den Abstand als Aktivierungsschwellwert. Beispielweise kann beim Heranfahren an ein stehendes Fahrzeug, wenn erkannt wird, dass es sich bei dem Fahrzeug um einen Lastkraftwagen handelt, bereits bei Unterschreiten eines größeren Abstands eine automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung erfolgen, insbesondere ein Schließen des Frischlufteinlasses (Schalten auf Umluftbetrieb), als bei einem Motorrad. Bei Erkennen der Fahrzeugklasse Personenkraftwagen wird vorzugweise wiederum ein kleinerer Abstand als Schwellwert gewählt, als bei dem Heranfahren an ein Motorrad. Hierdurch wird die unterschiedliche Güte der Abgasnachbehandlung je nach Fahrzeugklasse berücksichtigt, wobei in der Regel Personenkraftwagen eine bessere Abgasnachbehandlung aufweisen als Motorräder und Motorräder wiederum eine bessere Abgasnachbehandlung als Lastkraftwagen.
Umgekehrt kann, für den Fall, dass sich der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug wieder vergrößert bzw. einen bestimmten Schwellwert wieder überschreitet, ebenfalls eine automatische Ansteuerung der Stelleinrichtung der Belüftungseinrichtungen erfolgen, insbesondere ein Öffnen des Frischlufteinlasses (Deaktivieren des zuvor aktivierten Umluftbetriebs), wobei bei einem Personenkraftwagen als vorausfahrendes Fahrzeug vorzugsweise bereits bei einem geringeren Abstand (z.B. bei einem Abstand von 25m) eine automatische Ansteuerung erfolgt, als bei einem Motorrad (z.B. bei einem Abstand von 60m), und analog bei einem Motorrad vorzugsweise bereits bei einem geringeren Abstand, als bei einem Lastkraftwagen (z.B. Abstand von 100m).
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens eine Fahrzeugkamera verwendet, um das Vorliegen einer der definierten Fahrsituationen zu erkennen sowie insbesondere um ein stehendes und/oder vorausfahrendes Fahrzeug zu erfassen. Das Erkennen der Fahrzeugklasse eines vorausfahrenden oder stehenden Fahrzeugs kann in dem Fall beispielsweise mittels eines entsprechenden Algorithmus bei der Bildverarbeitung des Kamerabildes erfolgen, beispielsweise mittels eines Algorithmus zur Rückfrontenklassifikation. Bildverarbeitungsalgorithmen, die zur Rückfrontenklassifikation geeignet sind, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
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Bei den definierten Fahrsituationen, bei denen erfindungsgemäß eine automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung erfolgt, handelt es sich bevorzugt um eine oder mehrere und/oder um eine Kombination der folgenden Fahrsituationen:
- - Unterschreiten eines bestimmten Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, insbesondere innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereichs
- - Heranfahren an ein stehendes Fahrzeug
- - Fahren hinter einem Fahrzeug einer bestimmten Fahrzeugklasse
- - Einfahren in einen Tunnel
- - Fahren durch einen Tunnel
- - Heranfahren an ein Stauende
- - Fahren im Stau
- - Heranfahren an eine Verkehrsampel
- - Stehen an einer Verkehrsampel
- - Heranfahren an einen Eisenbahnübergang
- - Stehen an einem Eisenbahnübergang
- - Einfahren in ein Parkhaus
- - Fahren in einem Parkhaus
- - Einfahren in eine Garage
- - Fahren in einer Garage
- - Heranfahren an eine Abgaswolke
- - Fahren durch eine Abgaswolke
- - Ermittlung einer hohen Verkehrsdichte
- - Fahren bei bestimmten Wetterverhältnissen
- - Fahren bei bestimmten Umgebungsluftbedingungen
- - Heranfahren an einen Baustellenbereich
- - Fahren durch einen Baustellenbereich
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Das Unterschreiten eines bestimmten Abstands zu einem vorausfahrenden, bzw. das Heranfahren an ein stehendes Fahrzeug, kann insbesondere durch Auswertung von Informationen eines oder mehrerer Umfeldsensoren erfolgen, beispielsweise mittels Abstandssensoren. Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin derart ausgestaltet sein, dass bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, beispielsweise im Stau oder im Stadtverkehr bei Geschwindigkeiten unterhalb von 50 km/h oder unterhalb von 30km/h, ein anderer Abstand als Schwellwert festgelegt wird, als bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass bei Überschreiten einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit, keine automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung in Abhängigkeit des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug mehr erfolgt.
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Das Heranfahren an (bzw. das Fahren durch) eine Abgaswolke kann beispielweise mittels der Verarbeitung von Bilddaten erfolgen, die mittels einer Fahrzeugkamera aus dem Vorausbereich des Fahrzeugs erfasst wurden, vorzugsweise auf Basis von 3D Stereodaten, wobei Dampf und/oder Abgas- bzw. Rußwolken hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt werden können.
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Das Heranfahren bzw. das Befahren von Tunneln, Garagen, Parkhäusern und/oder das stehen an Eisenbahnübergängen kann beispielsweise aus Navigationsdaten ermittelt werden. Ereignisse wie das Heranfahren an ein Stauende bzw. das Fahren in einem Stau kann beispielsweise über Verkehrsfunkeinrichtungen, z.B. TMC oder TPEG, über Mobilfunk und/oder mittels anderer Telematikeinrichtungen, wie z.B. Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (Car-to-Car Kommunikation) oder Fahrzeug-zu-X-Kommunikation (Car-to-X-Kommunikation), ermittelt werden. Mittels derartiger Kommunikationseinrichtungen können beispielsweise auch andere Ereignisse, wie ein gemeldeter Brand in der Fahrzeugumgebung erfasst werden, worauf ebenfalls eine automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung erfolgen kann. Andere Gründe für die automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung können zudem erfasste Informationen über bestimmte Wetterereignisse (z.B. Sandstürme), gemeldete Luftbeeinträchtigungen, beispielsweise aufgrund landwirtschaftlicher Aktivitäten (z.B. Gülle auf Feldern), oder Luftverunreinigungen, beispielsweise aufgrund von Bauarbeiten in Baustellenbereichen, sein.
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Eine hohe Verkehrsdichte kann beispielsweise anhand der Informationen verschiedener Umgebungssensoren und mittels eines entsprechenden Algorithmus bestimmt werden.
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Zur Erkennung, ob eine oder mehrere der definierten Fahrsituationen vorliegt, in denen erfindungsgemäß die automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung erfolgt, werden vorzugsweise Informationen aus einem ACC-System (Adaptive Cruise Control) verwendet bzw. dessen Abstandsignal. ACC-Systeme verwenden in der Regel einen oder mehrere Abstandssensoren, insbesondere Radarsensoren, zur Messung des Abstands zu vorausfahrenden Fahrzeugen. Das Abstandssignal eines ACC-System kann dabei insbesondere zum Erkennen der folgenden Fahrsituationen verwendet werden:
- - Unterschreiten eines bestimmten Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug
- - Heranfahren an ein stehendes Fahrzeugs
- - Heranfahren an ein Stauende
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Alternativ oder zusätzlich kann die Ermittlung des Vorliegens einer oder mehrerer der definierten Fahrsituationen auch mittels zumindest einer der folgenden Einrichtungen erfolgen:
- - Fahrzeugkamera
- - Ultraschallsensor
- - Radarsensor
- - LIDAR-Sensor
- - Navigationseinrichtung (z.B. mittels GPS; General Positionig System)
- - Verkehrsfunkeinrichtung (z.B. TMC, TPEG)
- - Mobilfunkeinrichtung
- - Car-to-Car Kommunikationseinrichtung
- - Car-to-X Kommunikationeinrichtung
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Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße automatische Ansteuerung der Belüftungseinrichtung die Ansteuerung einer Stelleinrichtung, die das Schließen eines Frischlufteinlasses (Schalten auf Umluftbetrieb), das Öffnen des Frischlufteinlasses (Schalten auf Frischluft bzw. Mischbetrieb), das Einstellen eines bestimmten Verhältnisses zwischen Umluft und Frischluft und/oder das Schließen des Frischlufteinlasses für einen bestimmten Zeitraum (Schalten auf Umluftbetrieb für einen bestimmten Zeitraum) bewirkt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere um das Anlernen von Fahrsituationen zu optimieren, d.h. um das Ansteuerung der Belüftungseinrichtung in Abhängigkeit vom gelernten Verhalten des Fahrzeugführers bzw. von Fahrzeuginsassen zu verbessern, sowie um die Ansteuerung mit so vielen Eingangsinformationen wie möglich durchführen zu können, werden vorzugsweise alle verwendeten Informationen nicht nur schwellwertabhängig, sondern auf Basis von intelligenter analytischer Berechnung und/oder auf Basis von Wahrscheinlichkeiten, wie z.B. Bayes'schen Netzwerken oder Neuronalen Netzwerken, miteinander verbunden.