Klimaautomatik erhöht Komfort und reduziert Energiverbrauch

Steigt man in ein Fahrzeug ein, führt häufig einer der ersten Handgriffe zur Klimaanlage. Ob zu heiß oder zu kalt, der Mensch möchte das Klima im Auto nach seinem persönlichen Empfinden steuern. Grundsätzlich nimmt man Wärme oder Kälte jedoch immer zu spät wahr, das heißt, erst wenn man bereits schwitzt oder friert. Daher eignet sich der Mensch nur begrenzt zur Regelung des Innenraumklimas. Ebenso verhält es sich bei Klimasitzen mit Belüftungssystem. Hier lassen sich Sitzfläche und Lehne über die Sitzklimatisierung kühlen, wobei Ventilatoren für die Belüftung sorgen, indem sie Luft durch den Sitz befördern und so die Temperatur der Sitzoberfläche auf Wunsch anpassen. Über Luftkanäle in den Sitzpolstern werden gleichzeitig Feuchtigkeit und Wärme abtransportiert, sodass die Fahrgäste weniger schwitzen und ein ausgewogenes Sitzklima entsteht. Solche Belüftungssysteme lassen sich jedoch bisher nur manuell zuschalten, und wie bei der Innenraumklimaanlage regelt der Mensch auch hier zu spät die Temperatur. Speziell wenn man länger unterwegs ist, macht sich ein verzögertes Einschalten wie auch das zu lange Laufenlassen der Klimaanlage unangenehm auf der Sitzfläche bemerkbar. Die Lösung bietet die Klimaautomatik im Fahrzeugsitz, allerdings war die Sensortechnologie bisher noch nicht so weit fortgeschritten. Es existierte kein Sensor, welcher Temperatur und Feuchte schnell und präzise misst und dabei so klein ist, dass er vom Fahrgast im Fahrzeugsitz nicht als störend wahrgenommen wird. Sensirion hat nun das fehlende Schlüsselelement entwickelt.

Eine Klimaautomatik im Fahrzeugsitz hat das Ziel, die Feuchte und Temperatur auf der Sitzfläche und in der Rückenlehne permanent zu messen und so die Sitzheizung und -belüftung automatisch zu regeln. Dafür werden mehrere Sensoren in den Fahrzeugsitz integriert, welche die Daten für die automatische Regelung liefern. Die individuelle Klimaregulierung erfolgt dabei entlang eines vordefinierten Wohlfühlbereiches. Manuelles Ein- oder Ausschalten wie auch ein Nachjustieren durch den Menschen wird überflüssig, da die integrierten Feuchte- und Temperatursensoren diese Aufgabe übernehmen. Bei der manuellen Regelung wird das Sitzklima immer erst angepasst, wenn die Komfortzone bereits verlassen wurde, während die automatische Regelung eines Klimasitzes den Komfort des Passagiers steigert. Der Wohlfühlbereich wird mit einer automatischen Regulierung des Klimasitzes nicht mehr verlassen. 

Messen direkt an der Sitzoberfläche

Die neuesten Sensoren gewährleisten sehr kurze Reaktionszeiten bei der Messung von Feuchte und Temperatur und ihre kompakte Baugröße von nur wenigen Millimetern ermöglicht eine problemlose Integration in die Sitzstruktur. Sie schaffen die Basis für ein angenehmes Wohlgefühl, welches durch eine stufenlose Steuerung von Sitzbelüftung und Sitzheizung realisiert wird.

Die Feuchte- und Temperaturmessung erfolgt durch perforiertes Leder oder Textilbezüge hindurch direkt an der Sitzoberfläche. Die damit gewonnenen Daten bilden die Grundlage für einen Regelkreis, bei welchem Heizmatte und Sitzbelüftung automatisch und stufenlos angesteuert werden. Zusätzliche Prozessoptimierungen, wie etwa der Einbezug von Parametern der Klimaanlage, optimieren das Wohlfühlklima auf der Sitzfläche weiter. Fließen die Messdaten des Sitzklimas in das Gesamtsystem der Klimaanlage ein, ermöglicht dies eine effizientere Steuerung der Klimaanlage. Befindet sich Temperatur und Feuchtigkeit auf dem Sitz im Wohlfühlbereich, so muss die Innenraum-Klimaanlage nicht so stark abkühlen oder heizen, da der Fahrer durch den optimal geregelten Klimasitz das gleiche Komfortgefühl empfindet. Dies ist auch der Fall, wenn durch die Umgebungstemperatur oder Feuchte die Klimaanlage stärker ansteuern würde.

Vielversprechende Laborversuche

Dass die Klimaautomatik im Fahrzeugsitz nicht nur eine Vision bleibt, dafür sprechen auch die bisher durchgeführten erfolgreichen Versuche. Untersucht wurden diverse Sensor-Messpositionen, wobei je nach Lage des Sensors im Sitz die Reaktionszeit, das Package sowie der Verbau in einem Serienprodukt bewertet wurden. Sind die Sensoren richtig platziert, liefern sie sehr genaue Messwerte, die ein Softwareprogramm weiterverarbeitet und die Klimaregelung des Sitzes ansteuert, sodass dieser entweder belüftet oder beheizt wird. Selbst unter extremen Bedingungen kann mithilfe der Sensorik und der Softwaresteuerung das Sitzklima sehr schnell verbessert werden. Bei diversen Ausgangslagen gelang es mithilfe der eingebauten Sensoren, den Referenzwert für ein angenehmes Klima auf der Sitzoberfläche innerhalb kürzester Zeit zu ermitteln. Die Sitzbelüftung oder -heizung kann dann aktiviert werden, sodass sich das Klima der Sitzoberfläche sehr schnell in die Nähe des Referenzwertes bewegt. Wurden dann die Feuchtigkeits- und Temperaturverhältnisse im Autoinnenraum verändert – wie etwa durch den Einsatz der Innenraum-Klimaanlage oder durch das Öffnen eines Fensters – passte sich die Klimatisierung des Fahrzeugsitzes innerhalb von wenigen Sekunden automatisch an.

Die Evolution in der Feuchte- und Temperatursensorik

Sensirion bietet bereits seit vielen Jahren ganzheitliche Sensorlösungen für den Automobilmarkt an und setzt seine Erfahrungen mit den physikalischen Größen Feuchte und Temperatur gezielt ein, um den Komfort und die Sicherheit im Automobil zu optimieren und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren. Die Sensorik-Produkte des Unternehmens entwickelten sich vom ersten digitalen Feuchte- und Temperatursensor in CMOSens-Technologie vor über einem Jahrzehnt über den Feuchte- und Temperatursensor SHT2x, der in den vergangenen vier Jahren millionenfach in der Automobilbranche eingesetzt wird, bis zum ersten Chip-Scale-Package-Sensor mit Abmessungen von 1,3 x 0,7 x 0,6 mm³ speziell für mobile Endgeräte. Den nächsten Meilenstein in der Sensorik für den Automobilmarkt wird Sensirion auf der electronica 2014 vorstellen.

Komfort, Sicherheit und eine positive Energiebilanz im Fahrzeug

Eine Klimaautomatik für den Fahrzeugsitz trägt zum Komfort im Fahrzeug bei, was gerade bei langen Strecken von großer Bedeutung ist. Vor allem Kraft- und Langstreckenfahrer sind auf ein nach ihren Bedürfnissen abgestimmtes Innenraumklima angewiesen. Darüber hinaus optimiert ein geregeltes Sitzklima auch die Sicherheit, da sich dank der Automatisierung ein manuelles Einstellen und Nachjustieren per Bedienschalter erübrigt. Der Fahrer wird folglich nicht durch die manuelle Steuerung des Klimasitzes abgelenkt und kann sich voll auf den Straßenverkehr konzentrieren. Grundsätzlich gilt, dass mit einem Fahrzeug, welches über eine Klimaautomatik im Fahrzeugsitz verfügt, der Fahrkomfort sowie die Fahrsicherheit gesteigert und der Energieverbrauch reduziert wird.

(pet)