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Title:
METHOD AND EVALUATION UNIT FOR DETERMINING THE CONDITION OF AN AIR FILTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/206354
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention describes an evaluation unit (101) for a ventilation system (100). The ventilation system (100) is designed to convey air (120) through an air channel (102) into a region (122) to be ventilated. The ventilation system (100) comprises an air filter (107) and a particle sensor (111) in the air channel (102). The evaluation unit is configured (101) to use the particle sensor (111) to determine particle sensor data that indicates a number and/or amount of particles in the air (120) in the air channel (102), said air having passed through the air filter (107). The evaluation unit (101) is also configured to determine a deposit accumulation condition (202) of the air filter (107) based on the particle sensor data and based on characteristic data (203) in relation to a particle separation capacity (201) of the air filter (107).

Inventors:
OBERBERGER STEFAN (DE)
REHWINKEL MARCUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/061128
Publication Date:
November 15, 2018
Filing Date:
May 02, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B01D46/44; B60H3/06
Foreign References:
KR20040016300A2004-02-21
US20060187070A12006-08-24
KR20080097028A2008-11-04
DE102010001547A12011-08-04
EP1459921A12004-09-22
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche

1) Auswerteeinheit (101) für ein Belüftungs System (100); wobei das Belüftungssystem (100) ausgebildet ist, Luft (120) durch einen Luftkanal (102) in einen zu belüftenden Bereich (122) zu fördern; wobei das Belüftungs System (100) in dem Luftkanal (102) einen Luftfilter (107) und einen Partikel-Sensor (111) umfasst; wobei die Auswerteeinheit (101) eingerichtet ist,

- anhand des Partikel-Sensors (111) Partikel-Sensordaten zu ermitteln, die eine Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft (120) im Luftkanal (102) anzeigen, die den Luftfilter (107) durchlaufen hat; und

- auf Basis der Partikel-Sensordaten und auf Basis von Kenndaten (203) bezüglich einer Partikel- Abscheideleistung (201) des Luftfilters (107) einen

Belegungszustand (202) des Luftfilters (107) zu ermitteln.

2) Auswerteeinheit (101) gemäß Anspruch 1, wobei

- die Kenndaten (203) die Partikel- Abscheideleistung (201) des Luftfilters (107) in Abhängigkeit von dem Belegungszustand (202) des Luftfilters (107) anzeigen; und

- die Kenndaten (203) insbesondere eine Kennlinie (203) umfassen, die die Partikel- Abscheideleistung (201) des Luftfilters (107) als Funktion des Belegungszustands (202) anzeigt.

3) Auswerteeinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Partikel- Abscheideleistung (201) anzeigt,

- eine Anzahl und/oder Menge an Partikeln, die von dem Luftfilter (107) pro

Volumeneinheit und/oder pro Masseeinheit an Luft (120), die den Luftfilter (107) durchläuft, aufgenommen werden kann; und/oder

- einen Anteil von Partikeln in der den Luftfilter (107) durchlaufenden Luft (102), der von dem Luftfilter (107) aus der Luft (120) herausgefiltert werden kann.

4) Auswerteeinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Belegungszustand (202) des Luftfilters (107) anzeigt,

- eine Anzahl und/oder Menge an Partikeln, die bereits von dem Luftfilter (107) aufgenommen wurden; und/oder - einen Anteil einer Gesamtaufnahmefähigkeit an Partikeln des Luftfilters (107), der bereits aufgebraucht wurde bzw. der noch für die Aufnahme von Partikeln zur Verfügung steht.

5) Auswerteeinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Auswerteeinheit (101) eingerichtet ist,

- auf Basis der Partikel-Sensordaten an einem bestimmten Zeitpunkt, Luftqualitäts- Information zu ermitteln, die die Anzahl und/oder Menge von Partikeln anzeigt, die an dem bestimmten Zeitpunkt in der Luft (120) an einem Ausgang des Luftfilters (107) vorliegt; und

- auf Basis der Kenndaten (203) und auf Basis der Luftqualitäts-Information,

Aufnahme- Information zu ermitteln, die die Anzahl und/oder Menge von Partikeln anzeigt, die an dem bestimmten Zeitpunkt von dem Luftfilter (107) aufgenommen wurden.

6) Auswerteeinheit (101) gemäß Anspruch 5, wobei die Auswerteeinheit (101) eingerichtet ist,

- einen Belegungszustand (201) des Luftfilters (201) an einem dem bestimmten Zeitpunkt vorausgehenden Zeitpunkt zu ermitteln; und

- den Belegungszustand (201) des Luftfilters (201) an dem vorausgehenden

Zeitpunkt mit der Aufnahme-Information für den bestimmten Zeitpunkt zu aktualisieren, um den Belegungszustand (201) des Luftfilters (107) an dem bestimmten Zeitpunkt zu ermitteln.

7) Auswerteeinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Auswerteeinheit (101) eingerichtet ist, auf Basis der Partikel-Sensordaten für eine Sequenz von Zeitpunkten ab einem Anfangs-Zeitpunkt, auf Basis der Kenndaten (203) und auf Basis eines Anfangs-Belegungszustands (202) des Luftfilters (107) an dem Anfangs-Zeitpunkt rekursiv den Belegungszustand (202) des Luftfilters (107) an der Sequenz von Zeitpunkten zu ermitteln.

8) Auswerteeinheit (101) gemäß Anspruch 7, wobei - das Belüftungs System (100) einen Lüfter (104) umfasst, der eingerichtet ist, mit unterschiedlichen Lüfter-Stärken unterschiedliche Volumen an Luft (120) durch den Luftkanal (102) in den zu belüftenden Bereich (122) zu fördern; und

- ein zeitlicher Abstand der Zeitpunkte der Sequenz von Zeitpunkten von der Lüfter- Stärke abhängt.

9) Auswerteeinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zu

belüftende Bereich (122) der Innenraum eines mehrspurigen Fahrzeugs ist.

10) Auswerteeinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Auswerteeinheit (101) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass Information in Bezug auf den Belegungszustand (202) des Luftfilters (107) an einen Nutzer des Belüftungssystems (100) ausgegeben wird.

11) Belüftungs System (100), das umfasst,

- einen Luftkanal (102);

- einen Luftfilter (107), der eingerichtet ist, eine Anzahl und/oder Menge von

Partikeln in der Luft (120) im Luftkanal (102) zu reduzieren;

- einen Partikel-Sensor (111), der in dem Luftkanal (102) angeordnet ist und der eingerichtet ist, Partikel-Sensordaten zu erfassen, die die Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft (120) im Luftkanal (102) anzeigen, die den Luftfilter (107) durchlaufen hat; und

- eine Auswerteeinheit (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

12) Verfahren (300) zur Ermittlung eines Belegungszustands (202) eines Luftfilters (107) eines Belüftungs Systems (100); wobei das Belüftungs System (100) ausgebildet ist, Luft (120) durch einen Luftkanal (102) in einen zu belüftenden Bereich (122) zu fördern;

wobei das Belüftungssystem (100) im Luftkanal (102) den Luftfilter (107) und einen Partikel-Sensor (111) umfasst; wobei das Verfahren (300) umfasst,

- Ermitteln (301) anhand des Partikel-Sensors (111) von Partikel-Sensordaten, die eine Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft (120) im Luftkanal (102) anzeigen, die den Luftfilter (107) durchlaufen hat; und - Ermitteln (302), auf Basis der Partikel-Sensordaten und auf Basis von Kenndaten (203) bezüglich einer Partikel-Abscheideleistung (201) des Luftfilters (107), des Belegungszustands (202) des Luftfilters (107).

Description:
Verfahren und Auswerteeinheit zur Ermittlung des Zustande eines Luftfilters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Auswerteeinheit zur Ermittlung des Zustands eines Filters eines Belüftungssystems, insbesondere eines Belüftungssystems eines Fahrzeugs.

Ein Fahrzeug umfasst typischerweise ein Belüftungssystem, mit dem Luft (z.B. Frischluft bzw. Außenluft und/oder Umluft bzw. Luft aus dem Innenraum des Fahrzeugs) in den

Innenraum des Fahrzeugs gefördert werden kann. Das Belüftungssystem umfasst

typischerweise einen Lüfter bzw. ein Gebläse, der bzw. das mit unterschiedlichen Stärken betrieben werden kann, um mehr oder weniger Luft in den Innenraum des Fahrzeugs zu fördern. Des Weiteren kann das Belüftungs System einen Partikel-Sensor umfassen, mit dem Partikel-Sensordaten in Bezug auf die Partikel-Belastung (insbesondere die Feinstaub- Belastung) der Luft, die in den Innenraum des Fahrzeugs gefördert wird, erfasst werden können. Insbesondere kann der Partikel-Sensor eingerichtet sein, Partikel-Sensordaten in Bezug auf die Konzentration von Partikeln (z.B. von Feinstaub) pro Volumeneinheit in der geförderten Luft zu erfassen bzw. zu ermitteln.

Es kann somit auf Basis der Partikel-Sensordaten Information in Bezug auf die Luftqualität ermittelt und ggf. einem Nutzer des Fahrzeugs angezeigt werden. Alternativ oder ergänzend kann das Belüftungssystem (z.B. die Stärke des Lüfters oder ein Verschlusselement des Belüftungs Systems) in Abhängigkeit von den Partikel-Sensordaten gesteuert werden.

Das Belüftungssystem kann einen Luftfilter, insbesondere einen Partikel- und/oder

Feinstaubfilter, aufweisen, der eingerichtet ist, die Partikel- Konzentration in der Luft, die in den Innenraum des Fahrzeugs gefördert wird, zu reduzieren. So kann die Luftqualität im Innenraum eines Fahrzeugs erhöht werden. Die Aufnahmefähigkeit eines Luftfilters für Verunreinigungen aus der Luft hängt dabei typischerweise von dem Zustand, insbesondere von dem Belegungsgrad, des Luftfilters ab.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren und eine Aus werteeinheit bereitzustellen, durch die der Zustand eines Luftfilters, insbesondere der Belegungsgrad eines Luftfilters, in präziser und effizienter Weise ermittelt werden kann. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte

Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.

Gemäß einem Aspekt wird eine Auswerteeinheit für ein Belüftungs System beschrieben. Das Belüftungs System kann Teil eines Kraftfahrzeugs sein und kann eingerichtet sein, den

Innenraum bzw. die Fahrgastkabine des Kraftfahrzeugs zu belüften. Dabei kann Luft, insbesondere Luft aus der Umgebung des Fahrzeugs, über einen Luftkanal in den Innenraum des Fahrzeugs gefördert werden. Der Innenraum eines Fahrzeugs ist ein Beispiel für einen durch ein Belüftungs System zu belüftenden Bereich.

Das Belüftungssystem kann ausgebildet sein, unterschiedliche Volumen und/oder sich zeitlich ändernde Volumen an Luft durch den Luftkanal in den zu belüftenden Bereich zu fördern. Mit anderen Worten, der Volumenstrom und/oder der Massenstrom an Luft, der durch den Luftkanal in den zu belüftenden Bereich strömt, kann sich mit der Zeit verändern. Das Belüftungs System kann insbesondere einen Lüfter umfassen, der eingerichtet ist, mit unterschiedlichen Lüfter-Stärken unterschiedliche Volumen oder Massen an Luft durch den Luftkanal (z.B. durch ein Rohr) in den zu belüftenden Bereich (z.B. in den Innenraum eines Fahrzeugs oder in ein anderen Raum mit Atemluft und/oder Arbeitsluft) zu fördern. Die Lüfter-Stärke kann z.B. durch einen Nutzer des Belüftungssystems über ein Bedienelement eingestellt werden (z.B. stufenweise). Alternativ oder ergänzend kann die Lüfter-Stärke automatisch von einer Klimaautomatik des Fahrzeugs eingestellt werden, z.B. in

Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer (gemessenen) Ist- Temperatur und einer (z.B. durch einen Nutzer vorgegebenen) Soll-Temperatur. Das Belüftungssystem umfasst einen im Luftkanal angeordneten Partikel-Sensor. Der Partikel-Sensor kann dabei eingerichtet sein, Partikel-Sensordaten zu erfassen, die die Anzahl und/oder Menge von Partikeln (z.B. gemessen in ppm, parts per million, oder in g, Gramm) in der Luft im Luftkanal anzeigen (z.B. pro Zeiteinheit oder pro Volumeneinheit).

Beispielsweise kann der Partikel-Sensor zu diesem Zweck einen optischen Sensor umfassen, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf ein Ausmaß an Lichtstreuung, z.B. ein Ausmaß an Lichtstreuung in dem Luftkanal, zu erfassen. Beispielsweise kann im Inneren des Partikel- Sensors und/oder im Inneren des Luftkanals ein Lichtvorhang erzeugt werden, durch den die Luft mit Partikeln mit einer bestimmten Geschwindigkeit strömt. Die Geschwindigkeit der Luft kann dabei von der Lüfter-Stärke abhängig sein. Beim Durchströmen des Lichtvorhangs lenkt ein (z.B. jedes bzw. ein fester Bruchteil der) Partikel in der Luft Licht aus seiner Bahn zu einer Lichtempfangseinheit des Partikel-Sensors um. Die Logik im Sensor wertet die Impulse des umgelenkten Lichts auf der Empfangseinheit aus. Insbesondere kann auf Basis der Impulse die Anzahl und/oder Menge von Partikeln pro Zeiteinheit bzw. pro

Volumeneinheit ermittelt werden.

Außerdem umfasst das Belüftungssystem in dem Luftkanal einen Luftfilter. Der Luftfilter ist dabei in Bezug auf eine Flussrichtung der Luft stromaufwärts in Bezug auf den Partikel- Sensor angeordnet. Der Partikel-Sensor kann somit Partikel-Sensordaten bezüglich der Luft am Ausgang des Luftfilters erfassen. Mit anderen Worten, die Partikel-Sensordaten können die Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft anzeigen, die den Luftfilter durchlaufen hat.

Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, anhand des Partikel-Sensors Partikel-Sensordaten zu ermitteln. Außerdem kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, auf Basis der Partikel- Sensordaten und auf Basis von Kenndaten bezüglich einer Partikel- Abscheideleistung des Luftfilters den Belegungszustand des Luftfilters zu ermitteln.

Durch die Berücksichtigung der Partikel-Sensordaten und durch die Berücksichtigung von Kenndaten bezüglich der Abscheideleistung eines Luftfilters kann der Belegungszustand, insbesondere der Belegungsgrad, eines Luftfilters in präziser und effizienter Weise ermittelt werden. Die Kenndaten des Luftfilters können die Partikel- Abscheideleistung des Luftfilters in Abhängigkeit von dem Belegungszustand des Luftfilters anzeigen. Insbesondere können die Kenndaten eine Kennlinie umfassen, die die Partikel- Abscheideleistung des Luftfilters als Funktion des Belegungszustands des Luftfilters anzeigt. Die Kenndaten können durch Messungen im Vorfeld ermittelt und auf einer Speichereinheit des Belüftungssystems gespeichert und somit der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden.

Der Luftfilter kann einen maschinenlesbaren Code (z.B. einen Barcode oder einen QR Code) umfassen, der es der Auswerteeinheit ermöglicht, die Kenndaten für den Luftfilter zu ermitteln. Beispielsweise kann der maschinenlesbare Code einen Link zu einem Speicherort anzeigen, auf dem die Kenndaten für den Luftfilter gespeichert sind. So können die

Kenndaten in effizienter Weise für unterschiedliche Typen von Luftfiltern bereitgestellt werden. Das Belüftungssystem kann zu diesem Zweck ein Lesegerät umfassen, das eingerichtet ist, den maschinenlesbaren Code des Luftfilters zu erfassen. Des Weiteren kann das Belüftungs System eine Kommunikationseinheit umfassen, um auf den Speicherort der Kenndaten zuzugreifen.

Alternativ oder ergänzend können die Kenndaten für den Luftfilter abhängig von ein oder mehreren Eigenschaften des Fahrzeugs ermittelt werden, in dem der Luftfilter angeordnet ist. Die ein oder mehreren Eigenschaften des Fahrzeugs können z.B. umfassen: einen Hersteller des Fahrzeugs; eine Modellbezeichnung des Fahrzeugs; ein Baujahr des Fahrzeugs; eine regional und/oder landesabhängige Variante des Fahrzeugs; und/oder ein oder mehrere Sonderausstattungen des Fahrzeugs. Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, auf Basis von ein oder mehreren Eigenschaften des Fahrzeugs, in dem der Luftfilter verbaut ist, die Kenndaten für den Luftfilter zu ermitteln.

Die Partikel- Abscheideleistung kann eine Anzahl und/oder Menge an Partikeln anzeigen, die von dem Luftfilter pro Volumeneinheit und/oder pro Masseeinheit an Luft, die den Luftfilter durchläuft, aufgenommen werden kann. Alternativ oder ergänzend kann die Partikel- Abscheideleistung einen Anteil von Partikeln in der den Luftfilter durchlaufenden Luft anzeigen, der von dem Luftfilter aus der Luft herausgefiltert werden kann. Die Partikel- Abscheideleistung kann insbesondere derart sein, dass auf Basis der Partikel-Sensordaten und auf Basis der Partikel- Abscheideleistung die Anzahl und/oder Menge an Partikeln am

Eingang des Luftfilters ermittelt werden kann. Mit anderen Worten, die Partikel- Abscheideleistung kann es ermöglichen, aus der Anzahl und/oder Menge an Partikeln in der Luft am Ausgang des Luftfilters die Anzahl und/oder Menge an Partikeln in der Luft am Eingang des Luftfilters zu ermitteln.

Der Belegungszustand des Luftfilters kann eine Anzahl und/oder Menge an Partikeln anzeigen, die bereits von dem Luftfilter aufgenommen wurden und/oder die noch von dem Luftfilter aufgenommen werden können. Alternativ oder ergänzend kann der

Belegungszustand einen Anteil einer Gesamtaufnahmefähigkeit an Partikeln des Luftfilters anzeigen, der bereits aufgebraucht wurde bzw. der noch für die Aufnahme von Partikeln zur Verfügung steht. Die Gesamtaufnahmefähigkeit eines Luftfilters kann dabei die gesamte Anzahl und/oder Menge an Partikeln anzeigen, die im Laufe der Lebensdauer eines Luftfilters von dem Luftfilter aufgenommen werden können. Der Belegungszustand kann somit anzeigen, wie lange ein Luftfilter noch zur Filterung der Luft in einem Belüftungssystem genutzt werden kann und/oder welche Anzahl und/oder Menge an Partikeln noch insgesamt von dem Luftfilter aufgenommen werden kann.

Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Partikel-Sensordaten an einem bestimmten Zeitpunkt t n , Luftqualitäts-Information x(t n ) zu ermitteln, die die Anzahl und/oder Menge von Partikeln anzeigt, die an dem bestimmten Zeitpunkt t n in der Luft an dem Ausgang des Luftfilters vorliegt. Es kann dann auf Basis der Kenndaten und auf Basis der Luftqualitäts-Information x(t n ) Aufnahme-Information y(t n ) ermittelt werden, die die Anzahl und/oder Menge von Partikeln anzeigt, die an dem bestimmten Zeitpunkt t n von dem Luftfilter aufgenommen wurden.

Insbesondere kann ein Belegungszustand Y(t n - ) des Luftfilters an einem dem bestimmten Zeitpunkt t n vorausgehenden Zeitpunkt t n _ x ermittelt werden. Auf Basis der Kenndaten A(Y) des Luftfilters, insbesondere auf Basis einer Kennlinie A(Y), die die Partikel- Aufnahmeleistung A als Funktion des Belegungszustands Y anzeigt, kann dann die Partikel- Aufnahmeleistung A(Y (t n-- 1 )) des Luftfilters an dem vorausgehenden Zeitpunkt t n _ x ermittelt werden. Aus der Partikel-Aufnahmeleistung i (F(t n _ 1 )) des Luftfilters an dem vorausgehenden Zeitpunkt t n _ x und der Luftqualitäts-Information x(t n ) an dem bestimmten Zeitpunkt t n kann dann die Aufnahme- Information y (t n ) an dem bestimmten Zeitpunkt t n ermittelt werden, z.B. als yft„) = ^*^ 7 "1 ^ x(t v ) . Der Belegungszustand Y(t n -i) des Luftfilters an dem vorausgehenden Zeitpunkt t n _ kann dann mit der Aufnahme-Information y(t n ) für den bestimmten Zeitpunkt t n aktualisiert werden, um den Belegungszustand Y(t n ) des Luftfilters an dem bestimmten Zeitpunkt t n zu ermitteln, z.B. als Y(t n ) =

Es kann somit iterativ bzw. rekursiv für eine Sequenz von Zeitpunkten t n , mit n = 1, ... , N, der jeweils aktuelle Belegungszustand eines Luftfilters ermittelt werden. Dabei kann der Zeitpunkt t 0 einem Anfangs-Zeitpunkt entsprechend (z.B. bei der Inbetriebnahme eines Luftfilters). Andererseits kann der Zeitpunkt t N einem aktuellen Zeitpunkt entsprechen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei benachbarten Zeitpunkten t n _ x und t n entspricht einer Aktualisierungsfrequenz.

Die Auswerteeinheit kann somit eingerichtet sein, auf Basis der Partikel-Sensordaten für eine Sequenz von Zeitpunkten ab einem Anfangs-Zeitpunkt, auf Basis der Kenndaten und auf Basis eines Anfangs-Belegungszustands des Luftfilters an dem Anfangs-Zeitpunkt rekursiv bzw. iterativ den Belegungszustand des Luftfilters an der Sequenz von Zeitpunkten zu ermitteln. Der Anfangs-Belegungszustand des Luftfilters kann dabei der Belegungszustand des Luftfilters bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Luftfilters sein. Alternativ oder ergänzend kann der Anfangs-Belegungszustand des Luftfilters der Belegungszustand des Luftfilters bei einer (erneuten) Inbetriebnahme des Belüftungssystems (z.B. bei einem Motorstart eines Fahrzeugs) sein. Der Anfangs-Belegungszustand kann auf einer

Speichereinheit des Belüftungssystems gespeichert sein und damit der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden.

Wie bereits oben dargelegt, kann das Belüftungs System einen Lüfter umfassen, der eingerichtet ist, mit unterschiedlichen Lüfter-Stärken unterschiedliche Volumen an Luft durch den Luftkanal (und damit durch den Luftfilter) in den zu belüftenden Bereich zu fördern. Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, einen zeitlichen Abstand bzw. eine

Aktualisierungsfrequenz der Zeitpunkte der Sequenz von Zeitpunkten für die Aktualisierung des Belegungszustands des Luftfilters in Abhängigkeit von der Lüfter-Stärke anzupassen. Insbesondere kann der zeitliche Abstand mit steigendem Volumen an Luft durch den

Luftkanal, d.h. mit steigender Lüfter-Stärke, reduziert werden. So kann die Genauigkeit des ermittelten Belegungszustands in effizienter Weise erhöht werden. Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass Information in Bezug auf den Belegungszustand des Luftfilters an einen Nutzer des Belüftungs Systems ausgegeben wird. Insbesondere kann ermittelt werden, ob der Belegungsgrad des Luftfilters größer als ein Belegungsgrad-Schwellenwert ist. Wenn dies der Fall ist, so kann ein Hinweis an einen Nutzer ausgegeben werden, um den Nutzer zu veranlassen, den Luftfilter auszutauschen. So kann die Luftqualität in einem zu belüftenden Bereich verbessert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Belüftungs System beschrieben. Das

Belüftungs System umfasst einen Luftkanal. Des Weiteren umfasst das Belüftungssystem einen Luftfilter, der eingerichtet ist, eine Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft im Luftkanal zu reduzieren. Insbesondere kann die Anzahl und/oder Menge von Partikeln, die über den Luftkanal in einen zu belüftenden Bereich gefördert werden, durch den Luftfilter reduziert werden.

Das Belüftungssystem umfasst ferner einen Partikel-Sensor, der in dem Luftkanal angeordnet ist und der eingerichtet ist, Partikel-Sensordaten zu erfassen, die die Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft im Luftkanal anzeigen, die den Luftfilter durchlaufen hat. Außerdem umfasst das Belüftungs System die in diesem Dokument beschriebene Auswerteeinheit.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Belegungszustands eines Luftfilters eines Belüftungssystems beschrieben. Das Belüftungssystem ist ausgebildet, Luft durch einen Luftkanal in einen zu belüftenden Bereich zu fördern. Das Belüftungs System umfasst in dem Luftkanal den Luftfilter und einen Partikel-Sensor. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, anhand des Partikel-Sensors, von Partikel-Sensordaten, die eine Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft im Luftkanal anzeigen, die den Luftfilter durchlaufen hat. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis der Partikel-Sensordaten und auf Basis von Kenndaten bezüglich einer Partikel- Abscheideleistung des Luftfilters, des

Belegungszustands des Luftfilters.

Das Verfahren kann regelmäßig wiederholt werden, z.B. mit einer bestimmten

Aktualisierungsfrequenz (beispielsweise jede Sekunde), um den jeweils aktuellen

Belegungszustand zu ermitteln. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Belüftungssystem und/oder die in diesem Dokument beschriebene

Auswerteeinheit umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einer

Auswerteeinheit) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument

beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.

Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1 den Aufbau eines beispielhaften Belüftungssystems;

Figur 2 beispielhafte Kenndaten für die Aufnahmefähigkeit eines Luftfilters; und

Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung des Zustands eines Luftfilters.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und präzisen Ermittlung des Zustands eines Luftfilters eines Belüftungs Systems. In diesem

Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein beispielhaftes Belüftungs System 100 mit einem Luftkanal 102, durch den Luft 120 von einem ersten Bereich 121 in einen zweiten Bereich 122 gefördert werden kann. Der erste Bereich 121 kann das Umfeld eines Fahrzeugs und der zweite Bereich 122 kann der Innenraum eines Fahrzeugs sein. Das Belüftungssystem 100 weist

typischerweise einen Lüfter 104 (oder eine anders geartete Einheit zur Anpassung des Luft- Massen- bzw. Volumenstroms) auf, der eingerichtet ist, Luft 120 durch den Luftkanal 102 zu fördern. Dabei kann der Lüfter 104 mit unterschiedlichen Stärken (z.B. stufenweise) betrieben werden, um das durch den Lüfter 104 geförderte Luftvolumen V pro Zeiteinheit (gemessen z.B. in m 3 /s) zu verändern. Des Weiteren kann der Luftkanal 102 ein Ventil bzw. eine Klappe 103 (als Verschlusselement) aufweisen, mit dem der Luftkanal 102 teilweise oder vollständig (z.B. schrittweise oder fließend) geschlossen werden kann.

Das Belüftungssystem 100 umfasst weiter einen Partikel-Sensor 111, der eingerichtet ist, Partikel-Sensordaten in Bezug auf eine Anzahl N von Partikeln pro Zeiteinheit (gemessen z.B. in ppm/s) und/oder pro Volumeneinheit (gemessen z.B. in ppm/ m 3 ) zu erfassen.

Alternativ oder ergänzend kann der Partikel-Sensor 111 eingerichtet sein, eine Partikel- Konzentration P pro Luftvolumeneinheit (gemessen z.B. in Partikelanzahl pro Volumen, d.h. ppm/m 3 , und/oder in Gewicht pro Volumen, d.h. g/m 3 ) in der Luft 120 zu ermitteln.

Der Partikel-Sensor 111 kann z.B. einen optischen Sensor umfassen, der eingerichtet ist, ein Ausmaß an optischer Streuung zu erfassen. Aus dem Ausmaß der optischen Streuung kann dann auf die Anzahl N von Partikeln bzw. auf das Gewicht an Partikeln geschlossen werden. Der Partikel-Sensor 111 kann in einem gesonderten Bereich 110 innerhalb des Luftkanals 102 angeordnet sein.

Das Belüftungssystem 100 kann weiter eine Temperierungseinheit 106 umfassen, die eingerichtet ist, die Luft 120 zu temperieren. Die Temperierungseinheit 106 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, stromaufwärts in Bezug auf den Partikel-Sensor 111 angeordnet sein. So kann bewirkt werden, dass Luft 120 an dem Partikel-Sensor 111 vorbeiströmt, die von der

Temperierungseinheit 106 temperiert wurde (z.B. auf eine bestimmte Soll-Temperatur). Die Temperierungseinheit 106 kann dabei eingerichtet sein, die Luft 120 aus dem ersten Bereich 121 zu kühlen oder zu erwärmen. Ein Nutzer des Belüftungs Systems 100 kann eine Wunsch- Temperatur für den zweiten Bereich 122 vorgeben und die Temperierungseinheit 106 kann in Abhängigkeit von der Wunsch-Temperatur betrieben werden. Die durch die

Temperierungseinheit 106 eingestellte Luft-Temperatur und/oder eine Luft- Feuchtigkeit der Luft 120 können bei der Ermittlung der Luftqualität in dem Belüftungssystem 100 und/oder bei der Ermittlung des Belegungszustands eines Luftfilters 107 des Belüftungssystems 100 berücksichtigt werden.

Das Belüftungssystem 100 kann weiter ein oder mehrere Eigenschaft-Sensoren 105 umfassen, die eingerichtet sind, Eigenschafts-Sensordaten in Bezug auf eine Eigenschaft der Luft 120 im Luftkanal 102 zu erfassen. Beispielhafte Eigenschaften sind die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur der Luft 120.

Außerdem umfasst das Belüftungssystem 100 einen Luftfilter 107, insbesondere einen Partikelfilter, der eingerichtet ist, die Anzahl und/oder die Konzentration an Partikeln in der Luft 120 im Luftkanal 102 zu reduzieren. Der Partikel-Sensor 111 kann eingerichtet sein, die Anzahl N an Partikeln bzw. die Partikel-Konzentration P der Luft 120 zu ermitteln, die bereits den Luftfilter 107 durchlaufen hat. Die Luft 120, die den Luftfilter 107 durchlaufen hat, weist typischerweise eine reduzierte Anzahl N an Partikeln bzw. eine reduzierte Partikel- Konzentration P auf.

Ein Luftfilter 107 weist eine Aufnahmefähigkeit für Partikel auf, die typischerweise von dem Zustand des Luftfilters 107, insbesondere von dem Belegungsgrad des Luftfilters 107, abhängt. Fig. 2 zeigt beispielhafte Kenndaten bezüglich der Aufnahmefähigkeit eines

Luftfilters 107. Insbesondere zeigt Fig. 2 eine Kennlinie 203 für die Abscheideleistung 201 eines Luftfilters 107 als Funktion des Belegungsgrades 202 des Luftfilters 107. Die

Abscheideleistung 201 kann

• die Anzahl bzw. Menge an Partikeln, die pro Volumeneinheit an Luft 120 aus der Luft 120 gefiltert werden können (gemessen in ppm/m 3 oder in g/m 3 ) anzeigen; und/oder

• den Prozentsatz an Partikeln, der aus der Luft 120 gefiltert werden kann (gemessen in ), anzeigen.

Der Belegungszustand bzw. Belegungsgrad 202 kann

• die Anzahl bzw. Menge an Partikeln anzeigen, die bereits von dem Luftfilter 107

aufgenommen wurden und/oder die noch von dem Luftfilter 107 aufgenommen werden können (z.B. gemessen in ppm oder g); und/oder

• den Anteil an der Gesamtaufnahmefähigkeit des Luftfilters 107 anzeigen, der noch für die Aufnahme von Partikeln zur Verfügung steht (z.B. gemessen in %). Die Abscheideleistung 201 eines Luftfilters 107 hängt von dem Belegungszustand bzw.

Belegungsgrad 202 des Luftfilters 107 ab. Typischerweise sinkt die Abscheideleistung 201 mit steigendem Belegungsgrad 202. Sobald die Gesamtaufnahmefähigkeit eines Luftfilters 107 erreicht wird, weist der Luftfilter 107 typischerweise keine Filterwirkung mehr auf (d.h. eine Abscheideleistung 201 von null), so dass Luft 120 ungefiltert in den zweiten Bereich 122 gefördert wird. Der Belegungsgrad 202 des Luftfilters 107 ist in diesem Fall 100%.

Andererseits weist der Luftfilter 107 bei der ersten Inbetriebnahme des Luftfilters 107 typischerweise einen Belegungsgrad 202 von 0% und eine maximal mögliche

Abscheideleistung 201 auf.

Die Auswerteeinheit 101 kann eingerichtet sein, den Zustand, insbesondere den

Belegungsgrad 202, eines Luftfilters 107 zu ermitteln. Insbesondere kann ermittelt werden, ob der Belegungsgrad 202 eines Luftfilters 107 einen bestimmten Belegungsgrad-Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Es kann dann ein Hinweis an einen Nutzer des Belüftungssystem 100 ausgegeben werden, um dem Nutzer anzuzeigen, dass der Luftfilter 107 zur Erhöhung der Abscheideleistung 201 ausgetauscht oder gereinigt werden sollte.

Die Auswerteeinheit 101 kann auf Basis des Partikel-Sensors 111 als Luftqualitäts- Information die Menge x(t) an Partikeln in der Luft 120 nach Durchlaufen des Luftfilters 107 ermitteln (als Funktion der Zeit t). Des Weiteren kennt die Auswerteeinheit 101 auf Basis der Kenndaten des Luftfilters 107 die Abscheideleistung 201 des Luftfilters 107 als Funktion des Beladungsgrades 202, d.h. A(Y), wobei Y der Belegungsgrad 202 ist (z.B. die Menge an Partikeln, die bereits von dem Luftfilter 107 aufgenommen wurde) und wobei A(Y) die Abscheideleistung 201 ist (z.B. kann A(Y) den Anteil von Partikeln anzeigen, der von dem Luftfilter 107 aus der Luft 120 gefiltert werden kann).

Aus der an einem Zeitpunkt t gemessenen Menge x(t) an Partikeln in der Luft 120 nach Durchlaufen des Luftfilters 107 kann die Menge y(t) an Partikeln ermittelt werden, die am

A(Y)

Zeitpunkt t von dem Luftfilter 107 aufgenommen wurden, mit y(t) = 1+A ^ x(t , wobei A die Abscheideleistung 201 des Luftfilters 107 am Zeitpunkt t ist.

Die Menge Y an Partikeln, die insgesamt von dem Luftfilter 107 aufgenommen wurde (d.h. der aktuelle Belegungsgrad 202), ergibt sich dann als Integral über die Betriebszeit des Luftfilters 107 als Y = J f y(t)dt, wobei t 0 der Anfangs-Zeitpunkt ist, an dem der Luftfilter 107 in Betrieb genommen wurde.

Die Auswerteeinheit 101 kann somit auf Basis der Partikel-Sensordaten des Partikel-Sensors 111 während der Lebensdauer eines Luftfilters 107 und auf Basis von Kenndaten 203 bezüglich der Aufnahmefähigkeit des Luftfilters 107 zu jedem Zeitpunkt den

Belegungszustand bzw. Belegungsgrad 202 des Luftfilters 107 ermitteln.

Der Partikel-Sensor 111 kann somit zur Erkennung der Filterbelegung eines Luftfilters 107 genutzt werden. Ein Luftfilter 107 weist eine Kurve bzw. Kennlinie 203 auf, welche die Abscheideleistung 201 des Luftfilters 107 in Abhängigkeit der Filterbelegung 202 darstellt. Neue Filter 107 lassen typischerweise weniger Partikel durch als verschmutzte Filter 107. Die Kurve 203 der Abscheideleistung 201 in Abhängigkeit der Filterbeladung 202 kann im Vorfeld ermittelt werden (z.B. durch Experimente bzw. Messungen).

Mithilfe der bekannten Kurve 203 kann laufend auf Basis der mit dem Partikel-Sensor 111 gemessenen, von dem Filter 107 durchgelassenen, Feinstaubkonzentration x(t) auf die Feinstaubkonzentration z(t) = x(t) + y (t) der Luft 120 vor dem Filter 107 geschlossen werden. Die Differenz der beiden Werte ergibt die abgeschiedene Partikelmenge bzw. das Gewicht der abgeschiedenen Partikel y(t) . Die abgeschiedene Partikelmenge bzw. deren Gewicht y (t) wird aufintegriert, um die aktuelle Filterbeladung Y zu ermitteln. Auf Basis der aktuellen Filterbeladung Y kann durch Berücksichtigung der Kurve 203 wiederum auf die aktuelle Abscheideleistung 201 des Filters 107 rückgeschlossen werden. Somit können auch das Lebensdauerende bzw. die Restlebensdauer eines Filters 107 bestimmt werden. Diese Information kann über eine Anzeigeeinheit einem Nutzer eines Belüftungssystems 100 dargestellt werden.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Ermittlung des Belegungszustands 202 (insbesondere des Belegung sgrads 202) eines Luftfilters 107 eines Belüftungs Systems 100. Das Belüftungssystem 100 ist ausgebildet, Luft 120 durch einen Luftkanal 102 in einen zu belüftenden Bereich 122 zu fördern. Außerdem umfasst das Belüftungs System 100 in dem Luftkanal 102 den Luftfilter 107 und einen Partikel-Sensor 111. Dabei ist der Partikel-Sensor 111 in Bezug auf eine Flussrichtung der Luft 120 stromabwärts zu dem Luftfilter 107 angeordnet. Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301, anhand des Partikel-Sensors 111, von Partikel- Sensordaten, die eine Anzahl und/oder Menge von Partikeln in der Luft 120 im Luftkanal 102 anzeigen, die den Luftfilter 107 durchlaufen hat. Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 302, auf Basis der Partikel-Sensordaten und auf Basis von Kenndaten 203 bezüglich einer Partikel-Abscheideleistung 201 des Luftfilters 107, des Belegungszustands 202 des Luftfilters 107. Die Kenndaten 203 können im Vorfeld (z.B. bei der Entwicklung des Luftfilters 107) ermittelt, insbesondere gemessen, werden.

Mit den in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann die aktuelle Filterbelegung eines Luftfilters 107 eines Belüftungssystems 100 in präziser und effizienter Weise ermittelt werden. So kann die Restlaufzeit eines Luftfilters 107 ermittelt und angezeigt werden.

Dadurch wird ein bedarfsgerechter Wechsel eines Luftfilters 107 ermöglicht. Des Weiteren wird der Betrieb mit einem unwirksamen Filter 107 vermieden. So kann die Luftqualität in einem zu belüftenden Bereich 122 erhöht werden.

Auf Basis der Partikel-Sensordaten und auf Basis der Kenndaten 203 kann die Anzahl und/oder Menge z(t) an Partikeln am Eingang des Luftfilters 107 ermittelt werden. Diese Anzahl und/oder Menge z(t) an Partikeln kann ggf. unplausibel sein. So kann z.B. ein fehlerhafter oder ein ungeeigneter Luftfilter 107 detektiert werden. Die Auswerteeinheit 101 kann somit eingerichtet sein, auf Basis der Partikel-Sensordaten und auf Basis der Kenndaten 203 eines Luftfilters 107 einen Defekt des Luftfilters 107 zu detektieren und/oder zu detektieren, dass ein nicht geeigneter Luftfilter 107 in dem Belüftungs System 100 verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.