CN110385966B - Ptc辐射加热系统及方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于通过PTC辐射贴片进行辐射加热的系统和方法。一种用于使封闭空间的乘员变暖的辐射加热系统包括贴片以朝向所述乘员向所述封闭空间辐射热量。电源向所述贴片供应电功率。控制器基于所述封闭空间中的温度并基于所述贴片在所述封闭空间内的位置来控制供应到所述贴片的电功率。

Description

PTC辐射加热系统及方法
技术领域
本公开总体上涉及用于控制空间温度的系统和方法，并且更具体地涉及具有正热系数(PTC)辐射加热装置的系统。
背景技术
以较低成本和较高燃料效率提供足够热舒适性的HVAC系统的开发是有挑战性的。为空间的乘员提供舒适环境通常涉及通过使用气候控制(诸如通过暖通空调(HVAC)系统)进行调节。提供HVAC系统使得能够通过添加热量到空间或从空间中去除热量来为乘员保持舒适的环境。因此，HVAC系统用于抵消不需要的热量或低温。特别是当空间已经长时间未加热时，此类系统通常在启动与实现期望的舒适度之间具有时间滞后。当发生热量损失或渗透或者当周围部件处于低温时，乘员感觉冷，并且HVAC系统仅通过使内部空气变暖来间接地解决这些根本原因。
在车辆应用中，当前的动力传动系统趋势指示，随着发动机变得更具燃料效率，来自这些发动机的废热量显著减少。这尤其是在车辆操作的冷浸、暖机阶段期间在提供车辆乘员的热舒适度方面产生了另外的挑战。对于具有替代动力传动系统的车辆，诸如混合动力车辆和电动车辆，问题变得更具挑战性，因为内燃机几乎没有废热。因此，在某些应用中，HVAC系统可具有不期望的长响应时间或有限的空间加热容量。在其它应用中，优选地减少HVAC系统的能量使用。
因此，期望提供高效且有效地为广泛应用提供加热的系统和方法。此外，结合附图和前述技术领域和背景技术，从随后的详细描述和所附权利要求中，用于热控制的系统结构和方法的其它期望特征和特性将变得显而易见。
发明内容
提供了使用PTC贴片的辐射加热系统和方法。在许多实施例中，一种用于使封闭空间的乘员变暖的辐射加热系统包括贴片，其被配置为朝向所述乘员向所述封闭空间辐射热量。至少一个其它贴片还被配置为朝向所述乘员向所述封闭空间辐射热量。电源被配置为向所述贴片供应电功率。控制器被配置为基于所述封闭空间中的温度并基于所述贴片在所述封闭空间内的位置来控制供应给所述贴片的电功率。
在另外的实施例中，所述控制器基于乘员舒适度来控制电功率供应。
在另外的实施例中，所述辐射加热系统与包括鼓风机的HVAC系统相关联。所述控制器被配置为向所述贴片供应电流并且当所述封闭空间中的温度低于舒适范围时使所述鼓风机停止。
在另外的实施例中，传感器被配置为确定所述封闭空间外部的环境温度，并且另一传感器被配置为确定所述封闭空间内部的车厢温度。所述控制器被配置为基于所述环境温度和所述车厢温度来控制到所述贴片的电流供应。
在另外的实施例中，所述封闭空间是车辆的车厢，其中一个贴片位于下部仪表板上，而另一个贴片位于车门上。所述控制器被配置为在给定温度下减少到第一贴片的功率，同时保持对第二贴片的恒定功率水平。
在另外的实施方案中，所述贴片各自由正热系数材料组成，所述正热系数材料表现出随着所述贴片的贴片温度升高而呈指数增加的电阻。
在另外的实施例中，所述贴片被配置为在设定温度以上几乎不使用功率，同时所述电源保持接通。
在许多其它实施例中，一种用于使具有车厢的车辆的乘员变暖的辐射加热系统，所述系统包括贴片，所述贴片被配置为朝向所述乘员向所述封闭空间辐射热量。电源与所述贴片连接。HVAC系统被配置为将所述车厢调节到设定温度。控制器被配置为控制所述电源以向所述贴片供应电流并控制HVAC系统。基于所述设定温度协调控制所述电源和所述HVAC系统。
在另外的实施例中，所述控制器被配置为确定所述车厢中的等效均匀温度，并且当所述等效均匀温度接近所述设定温度时，发信号通知所述电源减小到所述贴片的电流。
在另外的实施例中，所述HVAC系统包括鼓风机，并且所述控制器被配置为当到所述贴片的所述电流减小时增加所述鼓风机的速度。
在许多另外的实施例中，一种使封闭空间的乘员变暖的方法包括将辐射贴片定位在给定位置处以将热量朝向所述乘员辐射到所述封闭空间中。另一个辐射贴片定位在另一个位置处以朝向所述乘员向所述封闭空间辐射热量。电源与所述贴片连接。控制器监控所述封闭空间中的温度。基于所述封闭空间中的温度并基于所述贴片在所述封闭空间内的位置来从所述电源向所述贴片供应电功率。
在另外的实施例中，所述封闭空间是车辆。一个辐射贴片定位在下仪表板上，而另一个辐射贴片定位在车门上。在给定温度下，所述控制器减小到所述一个贴片的电功率，同时保持到所述另一个贴片的恒定电功率水平。
在另外的实施例中，另一个辐射贴片定位在所述车辆的车顶上。当所述温度低于阈值温度时，向所有辐射贴片供应电功率。
在另外的实施方案中，使用所述温度确定所述封闭空间中的等效均匀温度。当所述等效均匀温度接近设定温度时，发信号通知所述电源减小到所述贴片的电流。
在另外的实施方案中，所述贴片由正热系数材料制成，所述正热系数材料表现出随着所述贴片的贴片温度升高而呈指数增加的电阻。
在另外的实施例中，HVAC系统将所述封闭空间调节到设定温度。基于所述温度协调控制所述电源和所述HVAC系统，其中所述温度表征所述乘员的舒适度。
附图说明
下文将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同标号表示相同元件，且其中：
图1是根据各种实施例的包括PTC辐射加热的车辆的示意图；
图2是根据各种实施例的示出图1的车辆的PTC辐射加热系统的框图；
图3是根据各种实施例的用于图1的车辆的自动气候控制的图；
图4是根据各种实施例的用于为图1的PTC辐射贴片供电的PWM百分比与EHT的图形；
图5是根据各种实施例的用于图1的PTC贴片的电阻和功率与PTC贴片温度的图形；
图6是根据各种实施例的身体部分的EHT与目标辐射加热的图形；以及
图7是根据各种实施例的基于视角系数使用PTC贴片进行目标辐射加热的图示。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本申请或其用途。此外，不存在被任何前述的技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中提出的任何明确的或暗示的理论约束的意图。如本文所使用，术语模块是指个别或呈任何组合的任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。
本公开的实施例在本文可以依据功能和/或逻辑块部件和各个处理步骤来描述。应当明白的是，这些块部件可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实施。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路部件(例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行多种功能)。另外，本领域技术人员将明白的是，本公开的实施例可以结合任何数量的系统来实践，且本文所述的系统仅仅是本公开的示例性实施例。
为了简明起见，本文可以不详细描述与信号处理、数字传输、信令、控制以及该系统(和该系统的单个操作部件)的其它功能方面有关的常规技术。另外，本文所包括的各个图式中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意的是，在本公开的实施例中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。
如下面更详细描述的，PTC辐射贴片在诸如机动车辆的乘员舱室等封闭空间的内部中实施。通过几乎瞬时的辐射热以低功耗实现快速的乘员热舒适。PTC贴片系统通过自调节功率特性来避免包括车厢在内的过热。PTC辐射贴片基于辐射贴片与乘员身体部分之间的视角系数来针对特定的乘员身体部分。多区辐射贴片温度基于乘员热舒适度以最佳功耗提供。确定PTC贴片的表面温度以使用等效均匀温度(EHT)改善乘员的热舒适度。
图1示出了根据示例性实施例的用于容纳乘员的装置。在当前示例中，所述装置是车辆20，并且具体地是诸如许多不同类型中的任何一种的汽车等陆上车辆。在其它实施例中，车辆20可以是飞机、船、另一种类型的移动装置，或者诸如建筑物或容器等固定结构。如下面更详细描述的，车辆20包括PTC辐射加热系统22，其具有PTC辐射加热贴片24、26、28，所述贴片产生辐射热以提高车辆20的乘员的舒适度。另外参考图2，PTC辐射加热系统22通常从车辆20上的来源接收输入，处理输入，并提供输出以实现热量输出。在所描绘的实施例中，PTC辐射加热系统22通常包括HVAC系统25或与其协作。应当明白，辐射加热贴片24、26、28的数量将不断变化，并且可以包括定位成向任何数量的乘员提供热量的任何数量的单独贴片。例如，可以定位辐射加热贴片以向右前座乘客和/或后座乘客提供辐射热量。PTC辐射贴片24、26、28等可以结合到车辆的内饰部件中，或者可以粘附到或以其它方式固定在其上，并且可以用装饰材料覆盖以获得美学外观。
车辆20通常包括基本上包围包括任何乘员31的车辆20的部件的车身。车辆20具有由一个或多个控制器32控制的各种车辆系统。这些车辆系统包括PTC辐射加热系统22和HVAC系统25。PTC辐射加热系统22包括一个或多个环境空气温度传感器36以测量车辆20外部的外部环境空气的温度(Ta)。传感器36与控制器32通信地联接并向所述控制器提供信号和/或其它信息以辨别Ta。提供车厢空气温度传感器38以测量车辆20的车厢内部的空气温度(Tc)。传感器38与控制器32通信地联接并向所述控制器提供信号和/或其它信息以辨别Tc。诸如在车辆20的仪表板中或在适合于应用的另一个位置处提供界面系统40。界面系统40与控制器32通信地联接，并向所述控制器提供关于乘员31做出的选择的信号34和/或其它信息。信号34包括控制器32从中辨别乘员31(诸如车辆的驾驶员和前排乘客)所期望的温度设定的信息，其表示设定点温度(Tsp)。输入Ta、Tc和Tsp被提供给控制器32。通过诸如界面系统40中的按钮等控制装置42提供设定点温度Tsp。界面系统40还包括另一个控制装置44，诸如一个或多个按钮，以激活/停用PTC辐射贴片24、26、28。在许多示例中，代替按钮的是，对于控制装置42、44，界面系统40可以包括与诸如车辆触摸屏、旋转旋钮和/或车辆20内的其它类型的用户界面等用户界面相关联的一个或多个传感器以从乘员31接收输入。
虽然PTC辐射加热系统22的部件被描绘为是同一系统的一部分，但是应当明白，在某些实施例中，这些特征可以包括多个系统。另外，在各种实施例中，PTC辐射加热系统22可以包括各种其它车辆装置和系统(诸如HVAC系统25和/或车辆20的一个或多个其它系统)的全部或部分，和/或可以联接到它们。
控制器32从各种来源接受信息，处理该信息，并基于此提供控制命令以实现诸如车辆20及其系统(包括PTC辐射加热系统22)的操作的结果。在所描绘的实施例中，控制器32包括处理器70、存储器装置72，并且与存储装置76联接。处理器70执行控制器32的计算和控制功能，并且可以包括任何类型的处理器或多个处理器、诸如微处理器等单个集成电路，或者协同工作以完成处理单元的功能的任何合适数量的集成电路装置和/或电路板。在操作期间，处理器70执行可以包含在存储装置76内的一个或多个程序，因此通常在执行本文描述的过程时控制所述控制器32的整体操作。
存储器装置72可以是任何类型的合适存储器。例如，存储器装置72可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是持久性或非易失性存储器，其可以用于在处理器70断电时存储各种操作变量。存储器装置72可以使用许多已知存储器装置中的任何一种来实施，所述存储器装置诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪速存储器或能够存储数据的任何其它电动、磁性、光学或组合存储器装置，其中一些表示由控制器32使用的可执行指令。在某些示例中，存储器装置72与处理器70位于和/或共同位于相同的计算机芯片上。在所描绘的实施例中，存储装置76存储上述程序以及一个或多个存储值。
存储装置76存储用于自动控制车辆20及其系统的数据。存储装置76可以是任何合适类型的存储装置，包括直接存取存储装置，诸如硬盘驱动器，闪存系统、软盘驱动器和光盘驱动器。在一个示例性实施例中，存储装置76包括存储器装置72从中接收执行本公开的一个或多个过程(诸如本文所述的过程的步骤(以及任何子过程))的一个或多个实施例的程序的来源。在另一个示例性实施例中，程序可以直接存储在存储器装置72中和/或以其它方式由存储器装置访问。程序表示可执行指令，所述可执行指令由电子控制器32使用来处理信息和控制车辆20及其系统。指令可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。所述指令在由处理器70执行时支持接收和处理诸如来自传感器的信号，执行用于自动控制车辆20的部件和系统的逻辑、计算、方法和/或算法。处理器70可以基于逻辑、计算、方法和/或算法为PTC辐射加热系统22和HVAC系统25产生用于自动控制的控制信号。
可以在控制器32的计算机程序产品中实施方法、算法或其部分，包括在计算机可读介质上承载的指令或计算，以供一个或多个处理器使用以实施一个或多个方法步骤或指令。所述计算机程序产品可以包括一个或多个软件程序，所述软件程序由以下项组成：源代码、目标代码、可执行代码或其它格式的程序指令；一个或多个固件程序；或硬件描述语言(HDL)文件；以及任何程序相关数据。所述数据可以包括数据结构、查找表或任何其它合适格式的数据。程序指令可以包括程序模块、例程、程序、对象、部件等。计算机程序可以在一个处理器上或在彼此通信的多个处理器上执行。
在许多实施例中，控制器32产生信号46以便传递到HVAC鼓风机48并且可以设定其操作状态和/或速度。控制器32产生信号50以通过致动器52设定HVAC系统25的目标排气温度，所述致动器诸如使阻尼器移位或调整阀门的致动器。闭环反馈被提供给控制器32。控制器32产生信号54，其被传递到致动器56以设定HVAC系统25的操作模式，诸如通过加热器系统加热，或通过空调系统冷却，或通风以向车厢提供外部空气。在当前实施例中，控制器32将信号60提供给电源62以控制通过导体64到PTC辐射贴片24、26、28的电功率供应。PTC辐射贴片24、26、28是自调节的并且为乘员31提供瞬时温暖的热感觉。PTC辐射贴片24、26、28由硅橡胶、碳墨或另一种PTC材料制成，所述PTC材料的厚度可以小于1mm并且可灵活地形成为乘客舱中的主内部面板可用的形状和尺寸。加热输出是温度的函数，在较低温度下提供最大热量，并随着温度升高而减少热量输出和功率使用。不需要温度传感器来监控自调节PTC辐射贴片24、26、28的温度。PTC辐射贴片24、26、28、鼓风机48、致动器52、致动器56和电源62可以各自与控制器32通信地联接以直接从其中接收信号或者间接地(诸如通过中间模块或控制器)接收信号，并在相关时向所述控制器提供信息，诸如反馈。
乘员状态系统80包括一个或多个乘员状态装置82，其提供关于车辆20的乘员的方面的信息或数据。乘员状态装置82可以包括但不限于用于检测乘员/乘客的位置的位置传感器84、用于感测乘员的生物特征(诸如温度)的生物识别传感器86，以及其它装置。控制器32使用乘员状态信息来自动确定哪个PTC辐射贴片24、26、28激活/停用以通过电源62通电。例如，如果后排乘客座椅不包括乘员，则控制器32将不向车辆20的后排乘客侧上的任何PTC辐射贴片供电。在一些实施例中，即使对于不包含乘员的座椅，控制器32也可以被编程为根据车辆20的热状态来对相邻的PTC辐射贴片通电。在其它实施例中，响应于乘员31通过界面系统40输入，选择PTC辐射贴片24、26、28通电。
参考图3，基于环境Ta和Tc，使用电源62中的PWM来控制PTC辐射贴片24、26、28的功率以提供最佳舒适度。例如，电源62被控制为在车厢温度Tc高于上阈值时为电流供应0％的PWM控制，而对于车厢温度低于下阈值温度为电流供应100％的PWM。在上阈值温度与下阈值温度之间，PWM相对于车厢温度Tc变化，在较低温度下供应更多功率。通过基于等效均匀温度(EHT)改变被供应以改善乘员31的乘员热舒适度的功率来设定PTC辐射贴片24、26、28的表面温度。基于EHT的自动气候控制系统110通过可以包括在控制器32中、在多个控制器中或在与控制器32通信的另一个控制器中的模块来提供。
在诸如车辆20的车厢等封闭空间中，乘员热舒适度可能受到影响体热损失的环境参数的影响，所述环境参数诸如周围空气温度、平均辐射温度、空气速度、直接太阳能负载和湿度。一个这样的参数是可以被定义为乘员脸部附近的空气的干球温度的呼吸空气温度。另一个参数(平均辐射温度)可以被定义为假想外壳的均匀表面温度，在所述假想外壳中，乘员将交换与实际非均匀空间中相同的辐射热量。影响热舒适度的因素是影响体热损失的因素。因此，热量损失对乘员31如何感知热舒适/不适有影响。EHT是人体总热量损失的公认量度，其可以用于表征高度不均匀的热环境。由于辐射和对流热通量的复杂相互作用，EHT对于诸如车辆乘客舱等受限空间特别有用。EHT表达组合热影响在与乘员热舒适度相关联的单个变量中的影响。EHT可以根据已知方法来确定，诸如通过使用Ta和Tc作为输入在EHT评估模块112处计算。EHT是集成呼吸水平气温、空气速度和平均辐射的效应以反映乘员体热
损失的量，因此在准确地反映乘员的热舒适度的单个变量中准确地表达对乘员的组合热效应。
使用已知方法在控制器32中执行确定EHT的计算。受监控的和评估的EHT用作反馈以在HVAC系统25中进行调整以获得乘员31的热舒适度。可以基于乘员热舒适度的输入参数为EHT设定点提供查找表。比较器模块114从设定点模块116接收输入，所述输入表示通过来自PTC辐射贴片24、26、28的辐射加热校正的车厢温度设定点。例如，使用查找表，其考虑Tc和辐射加热输入参数以提供用于控制HVAC系统25和PTC辐射贴片24、26、28相对于车厢EHT的设定点。比较器模块114从EHT评估模块112中减去从设定点模块116提供的设定点，并发布控制误差116，也称为ΔEHT。例如，负控制误差指示HVAC系统25和/或PTC辐射贴片24、26、28必须通过ΔEHT向上调整。控制错误116被提供给EHT控制模块118。
EHT控制模块118确定控制值Yn＝10·Ta+Ypi(ΔEHTc)，其可以是稳态(10·Ta)和瞬态(Ypi(ΔEHTc)、基于温度的部件的组合。控制值Ypi由Kp(ΔEHTc)+Ki∫(ΔEHTc)dτ(确定，其中Kp是比例增益常数，而Ki是积分增益。在许多实施例中，控制器32可以从查找表中读取控制值Ypi，其中控制值与控制误差值相关地列出。确定的控制值Yn分别通过信号120、122提供，其中命令被发送到HVAC系统25以使用致动器52、鼓风机48的速度和通过致动器56作出的HVAC模式来设定排气温度，并且发送到PTC辐射贴片24、26、28的电源62以便激活。还向电源62传递命令以向PTC辐射贴片24、26、28供应电流以便以适合于状况的PWM百分比对乘员31进行辐射加热。随着车厢温度接近设定点温度，由传感器36、38提供的反馈用于调整控制值。辐射热量增益被表征为快速改善EHT以使乘员31感到舒适。示例性曲线124在图4中示出，其中以垂直刻度描绘PWM百分比并且以水平刻度描绘EHT。通过PWM控制施加电流，使得为大于25摄氏度的EHT提供0％的PWM，并且为小于0摄氏度的EHT提供100％的PWM。在0至25摄氏度之间，PWM与EHT线性变化(在该示例中)。在其它实施例中，PWM以其它方式变化，如果需要，包括非线性变化。通过评估确定曲线124的特性作为校准的一部分，并且曲线124的轮廓特定于给定的环境/应用。
在EHT明显低于舒适区的情况下，EHT控制模块118通过发信号通知电源62向PTC辐射贴片24、26、28供应电流来激活PTC辐射贴片24、26、28。例如，在示例性舒适度刻度上，舒适度等级1可以被分类为冷，舒适度等级2可以被分类为非常凉快，舒适度等级3可以被分类为凉快，舒适度等级4可以被分类为略微凉快，舒适度等级5可以被分类为舒适，舒适度等级为6可以被分类为略微暖和，舒适度等级7可以被分类为暖和，舒适度等级8可以被分类为太热，舒适度等级9可以被分类为热。在EHT控制模块118中诸如使用ΔEHT从查询表确定舒适度等级。如果EHT落在1至3舒适度等级范围内，则EHT控制模块118命令PTC辐射贴片24、26、28的激活，并且通过电源62发起向其供应电流。同时，诸如在具有基于加热缓慢的发动机冷却剂的加热系统的车辆中，EHT控制模块118减慢或禁用鼓风机48，使得它不会吹冷空气，否则会冷却乘员31。自动气候控制系统110继续监控EHT，并且随着ΔEHT变低，意味着车厢朝向舒适的舒适度等级变暖，EHT控制模块118发信号通知电源62减小到PTC辐射贴片24、26、28中的一者或多者的PWM电流和/或增加鼓风机48的速度。
如图5中所示，图形示出了垂直刻度126上的电阻和功率与水平刻度128上的PTC辐射贴片24、26、28的设定表面温度。PTC辐射贴片24、26、28的电阻130在设定温度(在该示例中为135摄氏度)以下呈指数升高。当辐射贴片温度接近设定温度时，随着功率132由于电阻呈指数增加而接近零，PTC辐射贴片24、26、28不会超过设定温度。换句话说，电阻率随着温度升高而呈指数增长直到PTC辐射贴片24、26、28停止导电的设定温度。设定温度是PTC辐射贴片24、26、28的材料性质的函数，并且可针对不同的单独贴片而独立地选择。
PTC辐射贴片24、26、28施加在车辆20的内部以向不同的乘员身体部分提供目标辐射热量。多区目标加热提供最佳的功率节省。例如，如图1中所示，PTC辐射贴片26定位在方向盘142下方的下仪表板140上并且针对乘员31的腿部区域。PTC辐射贴片28定位在车门144上并且针对乘员31的臂和肩部区域。PTC辐射贴片24定位在车顶内衬/车顶146上并且针对乘员31的头部和上身。如图6中所示，垂直刻度150上的EHT相对于水平刻度152上的不同身体部分被描绘为以下舒适度等级的区：1(冷)，3(凉快)，5(舒适)、7(暖和)和9(热)。这些身体部分包括头部154、手156、腿部/大腿158和上身160。例如，图6示出了头部154和手156在相同的EHT下感觉比腿部/大腿158更冷。图6还示出了上身160在更高EHT下比头部154或手156感觉凉快，但是在更低EHT下比腿/大腿158感觉舒适。因此，PTC辐射贴片24、26、28被供应有不同的功率水平以针对乘员的不同区域以快速产生温暖感觉。例如，为了在低EHT下实现瞬时改善，PTC辐射贴片26、28被供应100％的PWM以针对乘员31的腿部/大腿区域，而PTC辐射贴片24被供应50％的PWM，因为头部/上身在同一EHT时感觉不像腿部/大腿一样冷。在其它实施例中或者在更高EHT下，PTC辐射贴片28的PWM百分比减小，同时保持100％的PWM用于PTC辐射贴片26，因为上身160在更低EHT下比腿部/大腿158感觉舒适。
图7描绘了考虑视角系数的多区目标加热。在辐射传热中，视角系数是离开一个表面并照射另一个表面的辐射比例。在诸如车辆20的内部等复杂场景中，围绕乘员31存在许多可用表面。虽然当前实施例示出了PTC辐射贴片24、26和28，但是围绕乘员的任何数量的附加或替代表面可以用于定位PTC辐射贴片。框162示出了头部164、手166、腿部/大腿168、脚部170和臂/肩部172的视角系数0.0至0.2，因为它们涉及离开PTC辐射贴片28并照射乘员31的辐射热量。这表明下仪表板140上的PTC辐射贴片26特别适用于针对乘员31的手臂/肩部，并且在针对腿部/大腿区域时适度有效。框176示出了头部178、手180、腿部/大腿182、脚部184和臂/肩部186的视角系数0.0至0.3，因为它们涉及离开PTC辐射贴片26并照射乘员31的辐射热量。这表明下仪表板140上的PTC辐射贴片26特别适用于针对乘员31的腿部/大腿。因此，视角系数用于控制PTC辐射贴片26和28以针对乘员31的最快引起较温暖感觉的区域，如图6所示并如上所述。框188示出了PTC辐射贴片26、28的组合视角系数在视角系数0.0至0.4之间。这是针对头部190、手192、腿部/大腿194、脚部196和臂/肩部198所描绘的，因为它们涉及离开PTC辐射贴片26、28并照射乘员31的辐射热量。框188表明组合的PTC辐射贴片26、28用于使腿部/大腿194和臂/肩部198变暖，如图6所证实，这有效地导致乘员31更舒适。
因此，当乘员需要快速变暖时，PTC辐射加热系统和方法提供了有效的解决方案。虽然前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当明白的是，存在许多变化。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例并且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。实情是，前文详细描述将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷指引。应当理解的是，在不脱离所附权利要求书和其合法等同物的范围的情况下，可对元件的功能和设置作出各种改变。

Claims (9)

1.一种用于使封闭空间的乘员变暖的辐射加热系统，所述系统包括：
传感器，其被配置为感测封闭空间的温度；
第一贴片，其被配置为朝向所述乘员的第一区段向所述封闭空间辐射热量；
第二贴片，其被配置为朝向所述乘员的第二区段向所述封闭空间辐射热量；
电源，其被配置为向所述第一和第二贴片供应电功率；以及
控制器，其被配置为：
考虑到第一视角系数和第二视角系数，提供多区目标加热，其中第一和第二视角系数是辐射的比例，该辐射分别被投射以离开第一和第二贴片并且分别照射乘员的第一和第二区段；以及
通过电源分别向第一和第二贴片提供第一和第二信号，其中：
当温度低于下阈值时，第一和第二信号被设置为100％的脉宽调制，
当温度高于上阈值时，第一和第二信号被设置为0％的脉宽调制，以及
当温度在上阈值和下阈值之间时，第一和第二信号被独立地设置，第一信号根据第一视角系数设置为第一百分比脉宽调制，并且第二信号根据第二视角系数设置为第二百分比脉宽调制，
在所述控制器中执行确定等效均匀温度的计算，受监控的和评估的等效均匀温度用作反馈以在暖通空调系统中进行调整以获得乘员的热舒适度，比较器模块从设定点模块接收输入，所述输入表示通过来自第一和第二贴片的辐射加热校正的车厢温度设定点，比较器模块从等效均匀温度评估模块中减去从设定点模块提供的设定点，并发布控制误差，也称为Δ等效均匀温度，控制误差被提供给等效均匀温度控制模块，
等效均匀温度控制模块确定控制值Yn＝10·Ta+Ypi(ΔEHTc)，其中，Ta为车辆外部的外部环境空气的温度，ΔEHTc为Δ车厢等效均匀温度，控制值Ypi由Kp(ΔEHTc)+Ki∫(ΔEHTc)dτ确定，其中Kp是比例增益常数，而Ki是积分增益，确定的控制值Yn分别通过信号提供，其中命令被发送到第一和第二贴片的电源以便激活。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器基于乘员舒适度来控制电功率供应。
3.根据权利要求2所述的系统，其包括暖通空调系统，所述暖通空调系统包括鼓风机，其中所述控制器被配置为向所述第一和第二贴片供应电流并且当所述封闭空间中的所述温度低于舒适范围时使所述鼓风机停止。
4.根据权利要求1所述的系统，其包括：
第一传感器，其被配置为确定所述封闭空间外部的环境温度；以及
第二传感器，其被配置为确定所述封闭空间内部的车厢温度；并且
其中所述控制器被配置为基于所述环境温度和所述车厢温度来控制到所述第一和第二贴片的电流供应。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述封闭空间是车辆的车厢并且包括：
下仪表板，所述第一贴片定位在其上；以及
车门，其中所述第二贴片定位在其上；
其中所述控制器被配置为在给定温度下减少到所述第一贴片的所述功率，同时保持对所述第二贴片的恒定功率水平。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述贴片各自由正热系数材料组成，所述正热系数材料表现出随着所述贴片的贴片温度升高而呈指数增加的电阻。
7.一种使封闭空间的乘员变暖的方法，所述方法包括：
将第一辐射贴片定位在第一位置处以朝向所述乘员向所述封闭空间辐射热量；
将第二辐射贴片定位在第二位置处以朝向所述乘员向所述封闭空间辐射热量；
将电源连接到所述第一和第二辐射贴片；
定位被配置为感测封闭空间的温度的传感器；
由控制器监控所述封闭空间中的温度；以及
考虑到第一视角系数和第二视角系数，提供多区目标加热，其中第一和第二视角系数是辐射的比例，所述辐射分别被投射以离开第一和第二贴片并且分别照射乘员的第一和第二区段；
通过电源分别向第一和第二贴片提供第一和第二信号，
当温度低于下阈值时，将第一和第二信号设置为100％的脉宽调制，
当温度高于上阈值时，将第一和第二信号设置为0％的脉宽调制，以及
当温度在上阈值和下阈值之间时，独立地设置第一和第二信号，其中第一信号根据第一视角系数设置为第一百分比脉宽调制，并且第二信号根据第二视角系数设置为第二百分比脉宽调制，
在所述控制器中执行确定等效均匀温度的计算，受监控的和评估的等效均匀温度用作反馈以在暖通空调系统中进行调整以获得乘员的热舒适度，比较器模块从设定点模块接收输入，所述输入表示通过来自第一和第二贴片的辐射加热校正的车厢温度设定点，比较器模块从等效均匀温度评估模块中减去从设定点模块提供的设定点，并发布控制误差，也称为Δ等效均匀温度，控制误差被提供给等效均匀温度控制模块，
等效均匀温度控制模块确定控制值Yn＝10·Ta+Ypi(ΔEHTc)，其中，Ta为车辆外部的外部环境空气的温度，ΔEHTc为Δ车厢等效均匀温度，控制值Ypi由Kp(ΔEHTc)+Ki∫(ΔEHTc)dτ确定，其中Kp是比例增益常数，而Ki是积分增益，确定的控制值Yn分别通过信号提供，其中命令被发送到第一和第二贴片的电源以便激活。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述封闭空间是车辆，所述第一辐射贴片定位在下仪表板上，所述第二辐射贴片定位在车门上，并且其中所述控制器在给定温度下减小到所述第一辐射贴片的电功率，同时保持到所述第二辐射贴片的恒定电功率水平。
9.根据权利要求7所述的方法，其包括：
由暖通空调系统将所述封闭空间调节到设定温度；以及
基于所述温度协调控制所述电源和所述暖通空调系统，其中所述温度表征所述乘员的舒适度。
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