Kfz-Klimaanlagen Infrarot-Sensoren helfen beim Sprit sparen

Infrarot-Sensoren in Kfz-Klimaanlagen können einen wichtigen Beitrag zur Kraftstoffeffizienz und zum Insassenkomfort leisten: Präzise geregelt, reagieren sie schnell auf Temperaturänderungen und berücksichtigen auch den Einfluss der Sonneneinstrahlung und Körpertemperatur der Insassen.

Kfz-Klimaanlagen lassen sich in drei Kategorien aufteilen: manuell, halbautomatisch und vollautomatisch.

  • Bei manuellen Klimaanlagen stellen die Fahrzeuginsassen die Temperatur und die Stärke des Luftstroms durch die Gebläseöffnungen selbst ein und regeln sie bei geänderten Umgebungsbedingungen auch selber nach.
  • Bei halbautomatischen Klimaanlagen wird die Temperatur im Fahrzeuginneren auf einem konstanten Wert gehalten, der Luftstrom muss aber weiterhin manuell geregelt werden.
  • Vollautomatische Systeme nutzen diverse Sensoren, um optimale Bedingungen im Fahrzeuginneren zu erzielen. Um die von den Insassen vordefinierte Temperatur zu halten, regelt das System den Luftstrom, die Luftmenge und die Temperatur des Luftstroms automatisch.

Doch welche der Varianten ist nun die energieeffizienteste?

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Infrarot-basierte Regelung von Kfz-Klimaanlagen sorgt für höhere Kraftstoffeffizienz

Infrarot-basierte Regelung von Kfz-Klimaanlagen sorgt für höhere Kraftstoffeffizienz

»Aktuelle Untersuchungen des ADAC zeigen, dass es ganz erhebliche Unterschiede in der Effizienz der Klimaanlagen gibt, die derzeit in den verschiedenen Fahrzeugmodellen verbaut werden«, erklärt Rick Moens, Marketing and Communications von Melexis. »In einigen Fällen führt der Betrieb der Klimaanlage sogar zu einem Anstieg des Kraftstoffverbrauchs um 15 Prozent. Im Laufe der ADAC-Studie fand man auch heraus, dass automatische Klimaanlagen bei richtiger Anwendung wesentlich weniger Kraftstoff verbrauchen als manuelle Systeme. Lediglich wenn man vollautomatische Klimaanlagen manuell betreibt, können die Regelmechanismen ihre Vorteile nicht ausspielen, was den Kraftstoffverbrauch wiederum erhöht. Der ADAC kam also zu dem Schluss, dass Fahrzeuge mit vollautomatischer Klimaanlage – in diesem Fall mit passiven Halbleitern wie etwa Thermistoren – wesentlich effizienter sind als herkömmliche manuelle oder halbautomatische Anlagen. Weitere unabhängige Studien zeigen, dass sich noch mehr Kraftstoff einsparen lässt, wenn Infrarot-Sensoren zum Einsatz kommen.«

Mehrzonen-Klimaanlagen

Die Sensorfunktion in vielen Autos basiert auf einem einfachen temperaturabhängigen Widerstand, über den die Temperatur im Fahrzeuginneren bestimmt und die Klimaanlage geregelt wird. Weil das Aufheizen durch die einfallende Wärmestrahlung der Sonne nicht mit berücksichtigt wird, ergibt sich damit meist eine ungenaue Temperaturmessung, was für die Fahrzeuginsassen unangenehm sein kann. Abhilfe schaffen Sensoren auf Basis von Optoelektronik, genauer gesagt IR-Sensoren. »Sie reagieren viel schneller auf Temperaturänderungen als herkömmliche Sensorik«, unterstreicht Moens. »IR-Sensoren berücksichtigen auch den Einfluss der Sonneneinstrahlung und die Körpertemperatur der Insassen. Weiter gedacht führt eine ungleiche Verteilung der Sonneneinstrahlung im Fahrzeuginneren zu Mehrzonen-Klimaanlagen, die optimale Bedingungen für jeden Insassen schaffen.«

In Fahrzeugen der Ober- und Mittelklasse werden diese Anlagen bereits immer häufiger verbaut. Dafür sind IR-Sensor-Arrays mit mehreren Elementen nötig, die ein genaues Profil der Temperaturabweichungen im Fahrzeuginneren erstellen. Diese Arrays ermöglichen es, die Wärmebelastung zu verringern und die Innenraumtemperatur stabil zu halten. Damit erhöht sich nicht nur der Fahrkomfort, sondern darüber hinaus sinkt der Kraftstoffverbrauch, die Stückliste benötigter Bauteile fällt geringer aus und der Einbau vereinfacht sich.

»Multi-Element-FIR-Thermopile-Sensor-Arrays - FIR steht für Far Infrared -, die den Temperaturbereich 20 bis 300 °C abdecken, erzeugen eine räumliche Ansicht der Wärmeverteilung in Echtzeit«, so Moens. »Damit erübrigt sich das Abtasten des Bereichs mit einem Einpunkt-Sensor oder mit einem teuren Mikrobolometer. Ein solches Array kann die abgestrahlte IR-Energie der Insassen messen und so das wahrgenommene Temperaturniveau kompensieren. Abweichungen durch Änderung der Innenraumbeleuchtung, die sonst zu falschen Werten führen, werden unterdrückt.«