DE102006030337B4

DE102006030337B4 - Verfahren zur Steuerung einer Sitzheizung eines Fahrzeugsitzes, sowie Sitzheizung

Info

Publication number: DE102006030337B4
Application number: DE102006030337A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Rödel; Roland Frigge
Original assignee: Audi AG; Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Audi AG; Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2026-07-01
Also published as: DE102006030337A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Sitzheizung eines Fahrzeugsitzes, wobei die Sitzheizung ein Sitzheizungssteuergerät und einen über das Sitzheizungssteuergerät gesteuert bestrombaren Heizdraht umfasst, wobei zur Bestimmung einer der Steuerung zugrunde zu legenden Steuerkennlinie der Widerstand des Heizdrahts bestimmt und in Abhängigkeit des bestimmten Widerstands steuergeräteseitig die anzuwendende Kennlinie ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizdraht-Widerstand anhand der bei Anlegen eines Stroms an den Heizdraht an einem Messwiderstand abfallenden Messspannung unter Berücksichtigung einer zwischen den unterschiedlichen Massepunkten, an denen das Sitzheizungssteuergerät und der Heizdraht liegen, gegeben Offset-Spannung ermittelt wird, wobei zur Ermittlung der Messspannung bei nicht mit einem Laststrom betriebener Sitzheizung ein Referenzstrom an den Heizdraht angelegt und die an einem den Messwiderstand bildenden Referenzwiderstand abfallende Spannung als Messspannung gemessen wird, wobei als Offset-Spannung ein Schätzwert verwendet wird, indem in dem Sitzheizungssteuergerät verschiedene Offsetspannungssätzwerte abgelegt werden, denen verschiedene Belastungszustände zugeordnet sind, und derjenige Schätzwert gewählt wird, dessen zugeordneter Belastungszustand dem fahrzeugseitig bekannten Ist-Zustand am nächsten kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Sitzheizung eines Fahrzeugsitzes, wobei die Sitzheizung ein Sitzheizungssteuergerät und einen über das Sitzheizungssteuergerät gesteuert bestrombaren Heizdraht umfasst, wobei zur Bestimmung einer der Steuerung zugrunde zu legenden Steuerkennlinie der Widerstand des Heizdrahts bestimmt und in Abhängigkeit des bestimmten Widerstands steuergeräteseitig die anzuwendende Kennlinie ausgewählt wird.
Um die Sitzheizung gemäß dem vom Fahrer eingestellten Wunsch einer Temperaturstufe entsprechend regeln zu können, ist die Erfassung der Sitzheizungstemperatur erforderlich. Dies geschieht, indem versucht wird den Widerstand des Heizdrahtes zu bestimmen und in Abhängigkeit von dem bestimmten Widerstand über eine entsprechende Widerstandskennlinie auf die Ist-Temperatur des Heizdrahts und mithin der Sitzheizung zu schließen. Zur möglichst genauen Bestimmung wird beispielsweise gemäß DE 10 2004 024 726 A1 zusätzlich noch die Innentemperatur des Fahrzeugs berücksichtigt, die mitunter indizierend für die Sitzheizungstemperatur sein kann.
Andere Verfahren, beispielsweise gemäß DE 38 18 974 C2 , verwenden einen zusätzlichen, zur Erfassung der Sitzflächentemperatur dienenden temperaturabhängigen Widerstand, üblicherweise einen NTC-Widerstand, um anhand der daran abfallenden Spannung auf die Ist-Temperatur der Sitzfläche zu schließen und kennliniengesteuert entsprechend zu regeln.
Die bekannten Regelverfahren sind jedoch allesamt relativ ungenau, so dass nur eine grobe Temperaturbestimmung und mithin Regelung möglich ist.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das auf möglichst einfache Weise eine genaue Bestimmung des Heizdraht-Widerstands als Basis für die Kennlinienbestimmung zur Ermittlung der Sitztemperatur ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problems sind bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Erfindungsgemäß wird zur genauen Bestimmung des Heizdraht-Widerstands die in einem zum Heizdraht führenden Stromkreis integrierte Messwiderstand abfallende Spannung bei einer definierten Bestromung des Heizdrahts gemessen. Nachdem jedoch das Sitzheizungssteuergerät und der Heizdraht jeweils auf unterschiedlichen Massepotentialen beziehungsweise an unterschiedlichen Massepunkten liegen, die üblicherweise nicht identisch sind beziehungsweise darüber hinaus auch noch variieren können, ist zwangsläufig ein Spannungsoffset gegeben, der auf die Messspannung durchgreift und diese verfälscht. Aufgrund größerer Ströme auf der Karosserie beziehungsweise auf den Leitungen entstehen Spannungsabfälle gegenüber dem Batterie-Minuspol, der das 0 V-Potential darstellt. Diese sorgen dafür, dass das Massepotential im Sitzheizungssteuergerät nicht identisch sein muss mit dem Massepotential am Massepunkt der Sitzheizung, also an dem Massepunkt, auf dem der Heizdraht liegt. Da die Ströme um mehrere zig Ampere variieren können (z. B. beim Zu- oder Abschalten von Stromverbrauchern wie Zusatzheizungen, Heckscheibenheizungen etc.) sind keine stabilen Masseverhältnisse gegeben, so dass zum einen üblicherweise ein Masseversatz gegeben ist, zum anderen variiert dieser. Denn je nach dem, auf welchen Karosserieteilen oder Leitungen welche Ströme fließen, kann der Masseversatz beziehungsweise die Potentialdifferenz vom Sitzheizungssteuergerät aus betrachtet positiv oder negativ sein. Ein Masseversatz beziehungsweise ein Potentialdifferenz zum Bezugspotential des Sitzheizungssteuergeräts und des Heizdrahts von z. B. 0,5 Volt ergibt eine Fehlbestimmung der Sitzheizungstemperatur von ca. 10°.
Um diesen Missstand weitestgehend oder vollständig zu kompensieren, so dass mithin die Ist-Temperatur möglichst exakt bestimmt werden kann, wird erfindungsgemäß eine Offset-Spannung bei der Bestimmung des Heizdraht-Widerstands ermittelt. Diese Offset-Spannung, die je nach gegebenem Masse- oder Bezugspotentialversatz positiv oder negativ sein kann, wird von der Messspannung subtrahiert, mithin also die Messspannung um den verfälschenden Offset bereinigt. Zwangsläufig kann anhand dieser korrigierten Messspannung der reale Heizdraht-Widerstand wesentlich exakter bestimmt wenden, was sich auch in entsprechender Weise auf die Auswahl und Auswertung der Kennlinie zur Temperaturbestimmung und mithin zur Regelung auswirkt.
Zur Ermittlung der Messspannung sind grundsätzlich zwei verschiedene Alternativen denkbar. Gemäß einer ersten, erfindungsgemäßen Alternative erfolgt die Ermittlung der Messspannung bei nicht mit einem Laststrom betriebener Sitzheizung unter Verwendung eines Referenzwiderstands, bei der anderen, nicht erfindungsgemäßen Alternative erfolgt die Ermittlung der Messspannung bei Anliegen des Laststroms unter Verwendung eines Shuntwiderstands.
Gemäß der ersten oben beschriebenen erfindungsgemäßen Alternative wird zur Ermittlung der Messspannung bei nicht mit einem Laststrom betriebener Sitzheizung ein Referenzstrom an den Heizdraht angelegt und die an einem den Messwiderstand bildenden Referenzwiderstand abfallende Spannung als Messspannung gemessen. Es erfolgt hier also die Ermittlung der Messspannung bei abgeschaltetem Laststrom, das heißt, dieser wird intermittierend zu- und abgeschaltet, wobei während der Ausschaltzeiten der Referenzstrom angelegt werden kann, um die Messspannung aufzunehmen und dann unter Berücksichtigung der Offset-Spannung, die ebenfalls in verschiedener Weise bestimmt werden kann, die Spannungskorrektur vornehmen und den Heizdraht-Widerstand exakt ermitteln zu können. Beispielsweise wird der Laststrom für 4 Sekunden angelegt und danach abgeschalten, wonach unmittelbar der Referenzstrom gegeben und die Messspannung aufgenommen wird, beispielsweise in einem laststromfreien Zeitfenster von 1–2 Sekunden, wonach der Laststrom wieder für 4 Sekunden angelegt wird etc. Die Erfassung der Messspannung über den Referenzwiderstand kann sehr schnell, im Bereich von einigen 10 ms, erfolgen, so dass im oben beispielhaft angegebenen Zeitfenster hinreichend Zeit zur Aufnahme und Auswertung bleibt. Die angegebenen Zeitspannen sind jedoch lediglich exemplarischer Natur, selbstverständlich kann jedweder intermittierende Betrieb gewählt werden.
Zur Ermittlung der am Referenzwiderstand abfallenden Spannung wird bevorzugt jeweils ein vor und ein hinter dem Referenzwiderstand abgegriffenes Spannungssignal auf je einen Eingang des Sitzheizungssteuergeräts, das dort eine entsprechende Analog-Digital-Wandlung vornimmt, und die gewandelten Signale dem Prozessor gibt, gegeben, wobei der über den Referenzwiderstand geführte Referenzstrom anhand des Differenzwerts der beiden Spannungssignale und des Referenzwiderstands bestimmt wird. Auf diese Weise wird exakt der Referenzstrom ermittelt, anhand welchem der Heizdrahtwiderstand ermittelt werden kann.
Wie beschrieben sind auch unterschiedliche Möglichkeiten zur Berücksichtigung der Offset-Spannung gegeben. Nach einer ersten nicht erfindungsgemäßen Alternative kann die Offset-Spannung in unmittelbarem zeitlichen Zusammenhang mit der Bestimmung der am Referenzwiderstand abfallenden Spannung im stromlosen Zustand des Heizdrahts gemessen werden. Hier erfolgt also eine echte Offset-Spannungsmessung, die zeitlich gesehen unmittelbar vor und/oder nach der Messspannungsmessung folgt, damit sichergestellt ist, dass die Offset-Spannung zum selben Belastungszustand an den einzelnen Massepunkten ermittelt wird, wie der Spannungsabfall erfolgte. Zur Offset-Spannungsmessung ist jedoch der Heizdraht vollkommen stromlos, das heißt, auch der Referenzstrom liegt nicht mehr an. Es wird also der tatsächliche Masseversatz, beziehungsweise die tatsächliche Potentialdifferenz zwischen den Massepunkten bestimmt. Dabei wird zweckmäßigerweise als Offset-Spannung das an einem Eingang des Sitzheizungssteuergeräts anliegende Spannungssignal verwendet und wie oben beschrieben werden zur Ermittlung des Referenzstroms zwei Spannungssignale vor und hinter dem bekannten Referenzwiderstand abgegriffen. Mit abgeschaltetem Referenzstrom kann nun über den Eingang des dem Referenzwiderstand nachgeschalteten Abgriffspunkt anliegende Spannungssignal, das genau den Masseversatz zur Bezugsmasse abbildet, die Offset-Spannung erfasst werden. Dem Steuergeräteeingang kommt hier also eine Doppelfunktion zu, nämlich einmal im Rahmen der Messspannungserfassung, zum anderen zur Bestimmung der Offset-Spannung.
Alternativ zur echten Offset-Spannungsmessung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, als eine solche einen Schätzwert zu verwenden. Der Masseversatz und mithin die Potentialdifferenz variiert innerhalb eines begrenzten Intervalls in Abhängigkeit der anliegenden Verbraucher. Sind nun im Sitzheizungssteuergerät verschiedene Offset-Spannungsschätzwerte abgelegt, denen verschiedene Belastungszustände zugeordnet sind, mithin also Zustände mit unterschiedlichen anliegenden Verbrauchern, die den Masseversatz beeinflussen, so kann – nachdem fahrzeugseitig ja bekannt ist, welche Verbraucher gerade aktiv sind – derjenige Schätzwert gewählt werden, der dem Ist-Zustand am nächsten kommt. Dieser Schätzwert wird nun steuergeräteseitig ausgewählt und rechnerisch mit der gemessenen Messspannung verarbeitet.
Bei dieser ersten Erfindungsausgestaltung wird also grundsätzlich zunächst anhand der beiden Spannungssignale, die vor und hinter dem Referenzwiderstand bei Anliegen eines definierten Stroms gemessen werden, der tatsächlich dem Heizdraht gegebene Referenzstrom ermittelt, wonach im nächsten Schritt anhand der Messspannung, von der die Offset-Spannung subtrahiert wird, und des Referenzstroms der Sitzheizdrahtwiderstand ermittelt wird.
Die zweite grundsätzliche, nicht erfindungsgemäße Verfahrensvariante ist die Ermittlung der Messspannung bei Laststrom. Hierzu ist ein Shuntwiderstand in den zum Heizwiderstand führenden Stromkreis geschaltet, an dem die die Messspannung darstellende Spannung abfällt. Zweckmäßigerweise wird über einen geeigneten Differenzverstärker die am Shuntwiderstand abfallende Spannung, die dem dem Heizdraht gegebenen Strom entspricht, gemessen und wie auch die gemessene Spannung an einen Eingang des Sitzheizungssteuergeräts gegeben. Im Hinblick auf die geringe an dem Shuntwiderstand abfallende Spannung ist her der Einsatz eines Differenzverstärkers zweckmäßig, um den tatsächlich fließenden Heizstrom, der über den Shuntwiderstand zum Heizdraht fließt, zu bestimmen. Auch hier erfolgt dann anhand der am Shuntwiderstand abfallenden Spannung und dem hier gemessenen Heizstrom, der nicht wie bei der Referenzwiderstandsmethode errechnet werden muss, unter Berücksichtigung der Spannung am Heizdraht und der Offset-Spannung die Ermittlung des Heizdrahtwiderstands.
Auch her sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Offset-Spannungsermittlung gegeben. Eine erste sieht vor, die Offset-Spannung bei anliegendem Laststrom über eine separate Messleitung oder zu einer Massepunkt einer weiteren, über dasselbe Sitzheizungssteuergerät betriebenen Sitzheizung zu messen und an einen Eingang des Sitzheizungssteuergeräts zu geben. Infolge des anliegenden Laststroms ist eine direkte Messung über den Laststromstromkreis nicht möglich. Infolgedessen ist entweder eine separate Messleitung vorzusehen, die zum Sitzheizungssteuergerät führt und den Masseversatz in Form der Offset-Spannung messen lässt. Alternativ ist es auch denkbar, hierzu eine zweite Sitzheizung, wie sie üblicherweise beispielsweise am benachbarten Beifahrersitz vorhanden ist, und die mitunter selbst nicht betrieben ist, zu verwenden. Beide Sitzheizungen liegen üblicherweise am selben Massepunkt, so dass das Steuergerät ohne weiteres die Offset-Spannung über den nicht betriebenen Laststromkreis der zweiten Sitzheizung ermitteln kann.
Alternativ bleibt auch hier die Möglichkeit, als Offset-Spannung einen Schätzwert zu verwenden, wobei auch hier je nach Zahl oder Art der sonstigen am zentralen Massepunkt, an dem auch der Heizdraht liegt, liegenden und betriebenen Verbraucher der zugeordnete Schätzwert gewählt werden kann.
Eine weitere Alternative sieht vor, die Offset-Spannung bei ausgeschaltetem Laststrom über die Laststromleitung zu messen und in dem Sitzheizungssteuergerät ein dem bei anliegendem Laststrom gegebenen Offset-Spannungsbeitrag des Laststroms abbildender Spannungswert zur gemessenen Offset-Spannung addiert wird. Hier erfolgt also eine tatsächliche Offset-Spannungsmessung über den Laststromkreis bei ausgeschaltetem Laststrom. Nachdem aber der im Betrieb anliegende Laststrom selbst einen Offset-Spannungsbeitrag liefert, dieser bei der Offset-Spannung jedoch fehlt, muss, um die realen Spannungsverhältnisse abbilden zu können, dieser Offset-Spannungsbeitrag des Laststroms berücksichtigt und zur gemessenen Offset-Spannung addiert werden. Auf diese Weise kann eine sehr exakte tatsächliche Offset-Spannungsermittlung erreicht werden.
Auch hier wird die Offset-Spannung von der Messspannung subtrahiert, wonach aus der Differenzspannung und dem gemessenen Strom der Heizdraht-Widerstand ermittelt wird.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Sitzheizung, umfassend ein Sitzheizungssteuergerät mit mehreren abgelegten Steuerkennlinien und einen Heizdraht, der über das Sitzheizungssteuergerät in Abhängigkeit einer gewählten Kennlinie bestromt wird, wobei die Kennlinie in Abhängigkeit des seitens des Sitzheizungssteuergeräts ermittelten Widerstands des Heizdrahts wählbar ist. Diese Sitzheizung zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 4 aus.
Dabei ist nach der erfindungsgemäßen Alternative der Stromtreiber ein über das Sitzheizungssteuergerät ansteuerbarer Referenzstromtreiber dem ein Referenzwiderstand nachgeschaltet ist, über welchen Referenzstromreiber ein Referenzstrom bei ausgeschaltetem Laststrom an den Heizdraht anlegbar ist und als Messspannung die am Referenzwiderstand abfallende Spannung gemessen wird. Bei dieser Erfindungsausgestaltung, bei der die Ermittlung der Messspannung bei ausgeschaltetem Laststrom erfolgt, ist folglich ein separater Stromgeber beziehungsweise eine separate Stromquelle in Form des Referenzstromtreibers vorzusehen. Da der Referenzstrom jedoch im Vergleich zum Laststrom wesentlich geringer ist, reicht ein relativ kleiner Treiber aus.
Am Sitzheizungssteuergerät sind zweckmäßigerweise zwei separate Eingänge für je ein vor und ein hinter dem Referenzwiderstand abgegriffenes Spannungssignal vorgesehen, aus welchem Spannungssignal der über den Referenzwiderstand an den Heizdraht gebbare Referenzstrom ermittelbar ist. Diese Eingänge sind bevorzugt als Analog-Digital-Wandlereingänge ausgeführt. Hier erfolgt also keine echte Referenzstrommessung wie – wie nachfolgend noch beschrieben – bei der Erfassung der Messspannung unter Last unter Verwendung des Differenzverstärkers, sondern es wird rechnerisch anhand der Spannungsdifferenz vor und hinter dem Referenzwiderstand der über diesen fließende Referenzstrom ermittelt.
Nachdem die Ermittlung der Messspannung und – worauf nachfolgend noch eingegangen wird – gegebenenfalls auch der Offset-Spannung bei Anliegen des Referenzstroms oder keines Stroms erfolgt, ist das Sitzheizungssteuergerät zweckmäßigerweise dahin ausgeführt, den Betrieb des Laststromtreibers und des Referenzstromtreibers intermittierend zu steuern, so dass beide wechselweise betrieben werden und sich letztlich beliebige Betriebszeitfensterfür den einen oder anderen Stromtreiber realisieren lassen, wie dies zum einen auch für eine schnelle Erwärmung, zum anderen auch für eine sichere, in engen Zeittakten erfolgende Messung der Messspannung und gegebenenfalls der Offset-Spannung erforderlich sind.
Im Sitzheizungssteuergerät ist auch wenigstens ein die Offset-Spannung darstellender Schätzwert hinterlegt konkret mehrere, wobei der zutreffende Schätzwert in Abhängigkeit der weiteren betriebenen Verbraucher, die am Heizdraht-Massepunkt liegen und die die Offset-Spannung beeinflussen, steuergeräteseitig ausgewählt werden kann.
Als nicht erfindungsgemäße Alternative zur Referenzbestromung kann auch eine Ermittlung der Messspannung unter Last erfolgen. Hierzu wird als Stromtreiber der über das Sitzheizungssteuergerät ansteuerbare Laststromtreiber verwendet, dem ein Shuntwiderstand vor- oder nachgeschaltet ist, wobei als Messspannung die am Shuntwiderstand abfallende Spannung von der Steuerungseinrichtung gemessen wird. Hier wird zweckmäßigerweise ein Differenzverstärker verwendet, über den der über den Shuntwiderstand geführte Strom, der dem Heizdraht gegeben wird, gemessen wird, und der wie auch die gemessene Spannung an einen separaten Eingang des Sitzheizungssteuergeräts gegeben wird. Hier erfolgt also eine echte Strommessung über den Differenzverstärker.
Soll bei dieser Messung bei anliegendem Laststrom auch die Offset-Spannung gemessen werden, so ist zweckmäßigerweise eine separate Messleitung vorgesehen, über die die Offset-Spannung trotz betriebenem Heizdraht gemessen werden kann. Alternativ kann die Offset-Spannungsmessung auch zum Massepunkt einer weiteren, über dasselbe Sitzheizungssteuergerät betriebenen Sitzheizung, die jedoch selbst nicht in Betrieb ist, gemessen werden. Daneben besteht auch hier die Möglichkeit, wenigstens einen die Offset-Spannung darstellenden Schätzwert im Sitzheizungssteuergerät abzulegen und bei Bedarf zur Bearbeitung heranzuziehen. Schließlich besteht noch die Möglichkeit, in dem Sitzheizungsgerät wenigstens einen den bei anliegendem Laststrom gegebenen Offset-Spannungsbeitrag des Laststroms abbildenden Spannungswert abzulegen, der zur bei ausgeschaltetem Laststrom über die Laststromleitung gemessenen Offset-Spannung addiert wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ein Prinzipschaltbild einer nicht erfindungsgemäßen Sitzheizung einer ersten Ausführungsform,
2 ein Diagramm zur Darstellung der verschiedenen Zuschaltzeitpunkte für den Laststrom und den Messstrom sowie die verschiedenen Messzeitpunkte, und
3 ein Prinzipschaltbild einer nicht erfindungsgemäßen Sitzheizung einer zweiten Ausführungsform.
1 zeigt in Form einer Prinzipschaltungsdarstellung eine nicht beanspruchte Sitzheizung 1, umfassend ein Sitzheizungssteuergerät 2 sowie einen Heizdraht 3, hier dargestellt über einen Widerstand 4, der über einen Laststromtreiber 5 zum Erwärmen bestromt werden kann. Der Laststromtreiber, auch als Laststromschalter benennbar, ist so ausgelegt, dass über ihn ein Last- oder Heizstrom von bis zu 15 A geschaltet werden kann. Die Ansteuerung des Laststromtreibers 5 über das Sitzheizungssteuergerät 2 erfolgt in diesem Beispiel über eine Ansteuerschaltung umfassend einen Transistor 6 mit integrierten Vorwiderständen. Eine Zener-Diode 7 am Eingang schützt den Transistor 6 bei Transienten auf der Versorgungsseite.
Das Sitzheizungssteuergerät 2 und der Heizdraht 3 liegen an unterschiedlichen Massepunkten beziehungsweise an unterschiedlichen Massepotentialen, das Sitzheizungssteuergerät 2 am Massepunkt 8, der Heizdraht 3 am Massepunkt 9. Aufgrund großer Ströme auf der Karosserie beziehungsweise auf den Leitungen, die am Massepunkt 9 anliegen und mit I_K1 angedeutet sind, entstehen Spannungsabfälle gegenüber dem Minuspol 10 der Batterie, der das 0 V-Potential darstellt. Diese Spannungsabfälle aufgrund der verschiedenen Ströme, die beispielsweise zum Betreiben von Heckscheibenheizung, Gebläse etc. dienen, stellen sich unterschiedliche Massepotentiale beziehungsweise eine Potentialdifferenz zwischen dem Massepunkt 8 und dem Massepunkt 9 ein.
Diese Masseversätze lassen sich nun wie folgt beschreiben:
Der Masseversatz zwischen dem Massepunkt 8 des Sitzheizungssteuergeräts 2 zum 0 V Potential des Minuspols 10 ergibt sich aus dem Leitungs- und Kontaktwiderstand R₁ zum Sitzheizungssteuergerät 2, welche Leitung im Massepunkt 11 endet, ferner dem Ground-Strom I_SG des Sitzheizungsteuergeräts, den anderen auf der Karosserie fließenden Strömen I_k2 in diesem Zweig sowie dem Widerstand R_K2 der Karosserie in diesem Zweig und kann rechnerisch beschrieben werden zu: R_L·I_SG + R_K2·(I_SG + I_K2).
Der Masseversatz am Massepunkt 9 bezogen auf das 0 V-Potential des Minuspol 10 ergibt sich aus dem Karosseriewiderstand R_K1 in diesem Zweig, ferner den anderen am Massepunkt 9 anliegenden Strömen I_K1 und dem Laststrom I_SH, der der Sitzheizung beziehungsweise dem Heizdraht gegeben wird. Dieser Masseversatz kann rechnerisch beschrieben werden zu: R_K1·(I_SH + I_K1).
Um nun diesen Masseversatz beziehungsweise den daraus resultierenden Spannungs-Offset, der die Bestimmung des tatsächlichen temperaturabhängigen Widerstands des Heizdrahts 3 beeinflusst, so dass dieser nur ungenau bestimmt werden kann, zu ermitteln und zu berücksichtigen, ist bei der Sitzheizung 1 gemäß 1 eine Möglichkeit zur Referenzstrommessung ohne anliegendem Laststrom vorgesehen. Hierfür ist ein Referenzstromtreiber 12 vorgesehen, der über einen entsprechenden Ausgang des Sitzheizungsteuergeräts 2 angesteuert wird. Diesem nachgeschaltet ist ein Messwiderstand in Form eines Referenzwiderstandes 13, der über eine Leitung mit der Laststromleitung 14, die zum Heizdraht 3 führt, verbunden ist. Wird nun über den Referenzstromtreiber 12 ein Strom über den Referenzwiderstand 13 an den Heizleiter 3 gelegt, nachdem zuvor über die Sitzheizungssteuerung 2 der Laststromtreiber 5 abgeschaltet wurde, so ergibt sich ein Spannungsabfall über den Referenzwiderstand 13. Dem Referenzwiderstand 13 vorgeschaltet ist ein Spannungsteiler 14 bestehend aus den beiden Widerständen R₁ und R₂, über welchen Spannungsteiler eine Spannungsmessung an einem ersten Eingang 15 des Sitzheizungssteuergeräts 2 möglich.
Diese Spannungsmessung bei eingeschaltetem Laststromtreiber 5 dient grundsätzlich zu Diagnosezwecken, wobei der in Reihe geschaltete Referenzstromwiderstand 13 mit seinem Widerstandswert R_REF diese Diagnosemessung nur in äußerst geringem und vernachlässigbarem Maß beeinflusst. Bei eingeschaltetem Referenzstromtreiber 12 dient die Spannungsmessung zur Bestimmung des Referenzstroms durch R_REF.
Ferner ist am zweiten Eingang 16 eine zweite Spannungsmessung möglich, die der Messung des Masseversatzes und des Spannungsabfalls bei eingeprägtem Referenzstrom dient. Vorgesehen ist ein Leitungswiderstand R₃ sowie eine Zener-Diode 17 zur Begrenzung des Pegels bei höheren Spannungen auf einen zulässigen Wert für den Eingang 16. Vorgesehen ist ferner ein PullUp-Widerstand 18 in 1 auch mit R₄ bezeichnet. Da der Masseversatz sowohl positiv als auch negativ sein kann, sorgt der PullUp-Widerstand 18 für einen definierten Offset. R₃ und R₄ bilden auch hier einen Spannungsteiler.
Wie beschrieben muss zum Messen des Sitzheizungswiderstands, also des Widerstands des Heizdrahts 3, auf jeden Fall der Laststrom abgeschaltet werden. Mit dem Einschalten des Referenzstromtreibers 12 fließt ein Referenzstrom I_REF durch den Referenzwiderstand 13 und den Heizdraht 3. Dieser Referenzstrom ist abhängig von der Versorgungsspannung und beträgt zwischen ca. 500–1000 mA. Parallel erfolgt die Spannungsmessung an den beiden Eingängen 15, 16, bei denen es sich jeweils um Analog-Digital-Wandlereingänge handelt. Die Spannungssignale, die über den Spannungsteiler 14 beziehungsweise den zweiten Signalkreis vor und hinter dem Referenzwiderstand 13 gemessen werden, lassen die Ermittlung des tatsächlichen Referenzstroms im Sitzheizungssteuergerät 2 zu. Der tatsächlich fließende Referenzstrom berechnet sich zu I_REF = (U₁ – U₂)/R_REF.
Das Spannungssignal oder die Spannung U₁ wird am Eingang 15 gemessen, während die Spannung oder das Spannungssignal U₂ am Eingang 16 gemessen wird, wie in 1 gezeigt.
Vor und/oder nach Abschalten auch des Referenzstroms erfolgt die Messung des den Masseversatz darstellenden Masse-Offsets. Dies geschieht über den zweiten Eingang 16, an dem nun die Offset-Spannung U_Offset abgegriffen wird, wie in 1 ebenfalls gezeigt ist. Dieser Spannungs-Offset wird nun zur exakten Ermittlung des Heizdrahtwiderstands verwendet, indem zunächst die zuvor gemessene Spannung U₂ um die Offset-Spannung subtrahiert wird (der je nach Vorzeichen den U₂-Spannungswert verringert oder vergrößert), wobei der Differenzspannungswert dann unter Verwendung des bekannten, zuvor ermittelten Referenzstroms zur Ermittlung des Heizdrahtwiderstands verarbeitet wird, welcher Heizdrahtwiderstand R_SH ermittelt wird zu: R_SH = (U₂ – U_Offset)/I_Ref.
Nachdem nun sehr exakt unter Berücksichtigung des tatsächlich gegebenen Masse-Offsets, abgebildet über den Spannungs-Offset U_Offset, der tatsächlich gegebene Sitzheizungswiderstand bekannt ist, kann nun über eine Kennlinie, gegebenenfalls selbst kalibrierend, auf die Temperatur des Heizdrahts geschlossen werden und in Abhängigkeit davon die weitere Regelung der Bestromung eingestellt werden.
Da der Referenzwiderstand 13 im Puls-Last-Betrieb arbeitet, ist die Einschaltzeit des Referenzstromtreibers auf wenige 10 mS, beispielsweise ca. 20–30 mS begrenzt. Innerhalb dieser Zeit müssen dann die Analog-Digital-Wandlungen der an den Eingängen 15, 16 abgegriffenen Signale zur Ermittlung der Messspannung abgeschlossen sein.
2 zeigt in Form eines Diagramms den zeitlichen Ablauf. Die oberste Kurve zeigt den Verlauf des über den Laststromtreiber 5 angelegten Laststroms hast, aus dem der Sitzheizungsstrom I_SH resultiert, die darunter gezeigte Kurve zeigt den Verlauf des über den Referenzstromtreiber 12 angelegten Messtroms I_Mess, aus dem der Referenzstrom I_REF resultiert, die nachfolgende Darstellung die Messzeitpunkte für die Diagnosemessung am Eingang 15, sowie die Zeitpunkte für die Messspannungsmessung zur Ermittlung der Messspannung, während die unterste Darstellung die Zeitpunkte für die Ermittlung der Messspannung sowie der Offset-Spannung zeigt.
Ersichtlich wird der Laststrom über eine bestimmte Zeitdauer im Intervall t₁–t₄ angelegt. In dieser Zeit erfolgen im gezeigten Beispiel zwei Diagnosemessungen zu den Zeitpunkten t₂ und t₃ über den Eingang 15, die zur Eigendiagnose der korrekten oder fehlerhaften Funktion der Sitzheizung dienen.
Zum Zeitpunkt t₄ wird der Laststrom ausgeschalten. Kurze Zeit danach erfolgt zum Zeitpunkt t₅ eine erste Messung der Offset-Spannung über den zweiten Eingang 16, eine zweite (Redundanz) erfolgt ebenfalls in vollkommen stromlosen Zustand zum Zeitpunkt t₆. Anschließend wird im Intervall zwischen t₇ bis t₁₂ der Messstrom I_Mess über den Messstromtreiber 12 angelegt. Innerhalb dieses Zeitintervalls erfolgt zum Zeitpunkt t₈ eine erste Spannungsmessung am Eingang 15, unmittelbar danach zum Zeitpunkt t₉ eine erste Spannungsmessung am zweiten Eingang 16, um die Spannungen U₁ und U₂ zu ermitteln, wobei diese Messungen zu den Zeitpunkten t₁₀, t₁₁ zur Überprüfung wiederholt werden können. Wird nun zum Zeitpunkt t₁₂ der Messstrom wieder abgeschaltet, ist ein vollständiger Zyklus durchlaufen, erst zum Zeitpunkt t₁₃ wird erneut der Laststrom zugeschaltet. Der Laststrom ist beispielsweise für ca. 4 Sekunden eingeschaltet, das Ausschaltfenster zwischen t₄–t₁₃ beträgt beispielsweise 2 Sekunden 2 ist diesbezüglich nicht maßstäblich), während der Messstrom nur für wenige mS zugeschaltet ist.
Eine weitere, nicht erfindungsgemäße Sitzheizung 18 zeigt 3. Auch dort ist ein Sitzheizungssteuergerät 19 sowie ein Heizdraht 20 in Form des Widerstands 21 vorgesehen. Auch hier liegen das Sitzheizungssteuergerät 12 und der Heizdraht 20 auf unterschiedlichen Massepunkten 22, 23. Folglich ergibt sich auch hier ein Masseversatz, der in derselben Weise wie oben beschrieben dargestellt werden kann.
Bei dieser Sitzheizung 18 erfolgt die Bestimmung der Messspannung zur Ermittlung des tatsächlichen Ist-Widerstands des Heizdrahts 20 bei anliegendem Laststrom. Auch hier ist ein Laststromtreiber 24 vorgesehen, der über das Sitzheizungssteuergerät 19 angesteuert wird. In die Laststromleitung 25 ist ein Shuntwiderstand 26 geschaltet. Am ersten Eingang 27 des Sitzheizungssteuergeräts 19 erfolgt die Messung der am Shuntwiderstand 26 und am Sitzheizungswiderstand R_SH 20 abfallenden Spannung. Weiterhin werden vor und hinter dem Shuntwiderstand entsprechende Signale abgegriffen und einem Differenzverstärker 28 gegeben, der den über den Shuntwiderstand fließenden, der Sitzheizung gegebenen Heizstrom I_SH ermittelt und in Form einer Spannung an den Eingang 29 des Sitzheizungsteuergeräts 19 gibt.
Vorgesehen ist ferner eine Messleitung 30, über die die Messung der Offset-Spannung zur Darstellung des Masseversatzes beziehungsweise der Potentialdifferenz zwischen den beiden Massepunkten 22, 23 dient. Diese Offset-Spannung wird auf einen weiteren Eingang 31 am Sitzheizungssteuergerät 19 gegeben. Das heißt, die Ermittlung der Offset-Spannung erfolgt in einem anderen Messzweig als die Bestromung des Heizdrahts 20. Die Offset-Spannung, die hierüber ermittelt wird, beinhaltet damit auch den aus dem Heizstrom resultierenden Offset-Anteil.
Zur Ermittlung des Heizdrahtwiderstands R_SH wird nun die Offset-Spannung U_Offset von der am Shuntwiderstand 26 anliegenden Messspannung, die in 3 mit U_Shunt angegeben ist, subtrahiert und die Differenzspannung durch den über den Differenzverstärker 28 gemessenen Sitzheizungsstrom I_SH (der letztlich dem über den Shuntwiderstand 26 fließenden Shuntstrom entspricht) dividiert. Mithin ergibt sich hier der Sitzheizungswiderstand R_SH zu: R_SH = (U_Shunt – U_Offset)/I_SH.
Bei dieser Ausgestaltung ist also kein separater Referenzstromtreiber vorgesehen, dafür ist eine separate Messleitung 30 zum Erfassen der Offset-Spannung vorgesehen. Eine zeitgesteuerte Schaltung der Bestromung, wie in 2 dargestellt, ist hier nicht erforderlich.
Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, dass bei einer Steuerung zweier Sitzheizungen, wie üblicherweise der des Fahrersitzes und des Beifahrersitzes, ein gemeinsames Sitzheizungssteuergerät 2 vorgesehen ist, jedoch die anderen Bauteile beziehungsweise Schaltungselemente, wie sie in den 1 und 3 dargestellt sind, üblicherweise doppelt vorgesehen sind, um jede Sitzheizung individuell regeln beziehungsweise ansteuern zu können.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Sitzheizung eines Fahrzeugsitzes, wobei die Sitzheizung ein Sitzheizungssteuergerät und einen über das Sitzheizungssteuergerät gesteuert bestrombaren Heizdraht umfasst, wobei zur Bestimmung einer der Steuerung zugrunde zu legenden Steuerkennlinie der Widerstand des Heizdrahts bestimmt und in Abhängigkeit des bestimmten Widerstands steuergeräteseitig die anzuwendende Kennlinie ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizdraht-Widerstand anhand der bei Anlegen eines Stroms an den Heizdraht an einem Messwiderstand abfallenden Messspannung unter Berücksichtigung einer zwischen den unterschiedlichen Massepunkten, an denen das Sitzheizungssteuergerät und der Heizdraht liegen, gegeben Offset-Spannung ermittelt wird, wobei zur Ermittlung der Messspannung bei nicht mit einem Laststrom betriebener Sitzheizung ein Referenzstrom an den Heizdraht angelegt und die an einem den Messwiderstand bildenden Referenzwiderstand abfallende Spannung als Messspannung gemessen wird, wobei als Offset-Spannung ein Schätzwert verwendet wird, indem in dem Sitzheizungssteuergerät verschiedene Offsetspannungssätzwerte abgelegt werden, denen verschiedene Belastungszustände zugeordnet sind, und derjenige Schätzwert gewählt wird, dessen zugeordneter Belastungszustand dem fahrzeugseitig bekannten Ist-Zustand am nächsten kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vor und ein hinter dem Referenzwiderstand abgegriffenes Spannungssignal auf je einen Eingang des Sitzheizungssteuergeräts gegeben wird und der über den Referenzwiderstand geführte Referenzstrom anhand des Differenzwerts der beiden Spannungssignale und des Referenzwiderstandswerts bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Offset-Spannung von der Messspannung subtrahiert wird, wonach aus der Differenzspannung und dem bekannten Referenzwiderstandswert der Heizdraht-Widerstand ermittelt wird.
Sitzheizung, umfassend ein Sitzheizungssteuergerät mit mehreren abgelegten Steuerkennlinien und einen Heizdraht, der über das Sitzheizungssteuergerät in Abhängigkeit eine gewählten Kennlinie bestromt wird, wobei die Kennlinie in Abhängigkeit des seitens des Sitzheizungssteuergeräts ermittelten Widerstands des Heizdrahts wählbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer von einem Stromtreiber (5, 12, 24) zum Heizdraht (3, 20) führenden Leitung ein Messwiderstand (13, 26) vorgesehen ist, an dem bei Bestromung des Heizdrahts (3, 20) eine dem Sitzheizungssteuergerät (2, 19) zu gebende Messspannung abgreifbar ist, wobei das Sitzheizungssteuergerät (2, 19) zur Ermittlung des Heizdraht-Widerstands anhand der Messspannung unter Berücksichtigung einer zwischen den unterschiedlichen Massepunkten (8, 9, 22, 23), an denen das Sitzheizungssteuergerät (2, 19) und der Heizdraht (3, 20) liegen, gegeben Offset-Spannung ausgebildet ist, wobei der Stromtreiber (12) ein über das Sitzheizungssteuergerät (2) ansteuerbarer Referenzstromtreiber ist, dem ein Referenzwiderstand (13) nachgeschaltet ist, über welchen Referenzstromtreiber (12) ein Referenzstrom bei ausgeschaltetem Laststrom an den Heizdraht (3) anlegbar ist und als Messspannung die am Referenzwiderstand (13) abfallende Spannung gemessen wird, wobei in dem Sitzheizungssteuergerät (2) verschiedene die Offset-Spannung darstellende Schätzwerte hinterlegt sind, denen verschiedene Belastungszustände zugeordnet sind, und das Sitzheizungssteuergerät (2) zur Auswahl desjenigen Schätzwerts ausgebildet ist, dessen zugeordneter Belastungszustand dem fahrzeugseitig bekannten Ist-Zustand am nächsten kommt.
Sitzheizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Sitzheizungssteuergerät (2) zwei separate Eingänge (15, 16) für je ein vor und ein hinter dem Referenzwiderstand (13) abgegriffene Spannungssignale, aus denen der über den Referenzwiderstand (13) an den Heizdraht (3) gebbare Referenzstrom ermittelbar ist, vorgesehen sind.
Sitzheizung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass über das Sitzheizungssteuergerät (2) der Betrieb eines Laststromtreibers (5) und des Referenzstromtreibers (12) intermittierend derart steuerbar ist, dass beide wechselweise betrieben werden.