DE102019109370A1

DE102019109370A1 - Ptc-strahlungsheizungssystem und verfahren

Info

Publication number: DE102019109370A1
Application number: DE102019109370.8A
Authority: DE
Inventors: Taeyoung Han; Shailendra Kaushik; Kuo-Huey CHEN; Chih-Hung Yen; Bahram Khalighi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2019-10-17
Also published as: CN110385966A; US11363683B2; US20190320503A1; CN110385966B

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur Strahlungserwärmung durch PTC-Strahlungsfelder bereitgestellt. Ein Strahlungsheizungssystem zum Erwärmen eines Insassen eines umschlossenen Raumes umfasst Felder zum Abstrahlen von Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens. Eine Spannungsversorgung liefert den Feldern elektrische Leistung. Eine Steuerung steuert die an die Felder gelieferte elektrische Leistung, basierend auf einer Temperatur im umschlossenen Raum und den Positionen der Felder im umschlossenen Raum

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zur Regelung der Temperatur eines Raums und insbesondere auf Systeme mit positivem thermischem Koeffizienten (PTC - Positive Temperature Coefficient), Strahlungsheizungsvorrichtungen.
EINLEITUNG
Die Entwicklung von HLK(Heizung, Lüftung, Klima)-Systemen, die einen angemessenen thermischen Komfort bei niedrigeren Kosten und höherer Kraftstoffeffizienz bieten, ist eine Herausforderung. Das Bereitstellen einer komfortablen Umgebung für die Insassen eines Raums umfasst typischerweise die Konditionierung durch die Verwendung der Klimasteuerung, wie beispielsweise durch ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem. Das Bereitstellen eines HLK-Systems ermöglicht das Aufrechterhalten einer komfortablen Umgebung für die Insassen durch Hinzufügen oder Entfernen von Wärme aus dem Raum. Das HLK-System arbeitet daher gegen unerwünschte Wärme oder Kälte. Solche Systeme besitzen oft eine Zeitverzögerung zwischen dem Anfahren und dem Erreichen eines gewünschten Komfortniveaus, insbesondere wenn ein Raum für längere Zeit nicht beheizt wurde. Wenn ein Wärmeverlust oder eine Infiltration auftritt oder wenn die umgebenden Komponenten eine niedrige Temperatur haben, friert ein Insasse und das HLK-System spricht diese Quellen nur indirekt an, indem dieses die innere Luft erwärmt.
In Fahrzeuganwendungen zeigen die aktuellen Antriebsstrang-Trends an, dass die Menge der Abwärme von diesen Motoren deutlich reduziert wird, wenn Motoren kraftstoffeffizienter werden. Dies schafft zusätzliche Herausforderungen bei der Bereitstellung des thermischen Komforts von Fahrzeuginsassen, insbesondere während des Kaltstarts und der Aufwärmphase des Fahrzeugbetriebs. Das Problem wird für Fahrzeuge mit alternativen Antriebssträngen, wie Hybrid- und Elektrofahrzeugen, weiter herausfordernd, da wenig bis keine Abwärme von Verbrennungsmotoren vorhanden ist. Daher kann ein HLK-System in bestimmten Anwendungen über eine unerwünscht lange Reaktionszeit oder eine begrenzte Kapazität für das Heizen des Raumes verfügen. In anderen Anwendungen wird bevorzugt, den Energieverbrauch eines HLK-Systems zu reduzieren.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren bereitzustellen, die effizient und effektiv eine Heizung für einen breiten Anwendungsbereich bereitstellen. Weiterhin werden weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der Strukturen und Verfahren zur thermischen Regelung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und dem vorangegangenen technischen Gebiet und Hintergrund offensichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Es werden Strahlungsheizungssysteme und -verfahren unter Einsatz von PTC(Positive Temperature Coefficient)-Felder bereitgestellt. In einer Reihe von Ausführungsformen umfasst ein Strahlungsheizungssystem zum Erwärmen eines Insassen eines umschlossenen Raumes ein Feld, das konfiguriert ist, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen. Mindestens ein weiteres Feld ist auch konfiguriert, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen. Eine Spannungsversorgung ist so konfiguriert, dass diese die Felder mit Spannung versorgt. Eine Steuerung ist so konfiguriert, dass diese die den Feldern zugeführte elektrische Spannung auf Grundlage einer Temperatur in dem umschlossenen Raum und auf Grundlage der Positionen der Felder in dem umschlossenen Raum steuert.
In einer weiteren Ausführungsform steuert die Steuerung die Versorgung der elektrischen Spannung basierend auf einem Komfortniveau des Insassen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Strahlungsheizungssystem einem HLK-System zugeordnet, das ein Gebläse umfasst. Die Steuerung ist konfiguriert, um den Feldern elektrischen Strom zuzuführen und das Gebläse anzuhalten, wenn die Temperatur im umschlossenen Raum niedriger als ein Komfortbereich ist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist ein Sensor konfiguriert, um eine Umgebungstemperatur außerhalb des umschlossenen Raums zu bestimmen, und ein anderer Sensor ist konfiguriert, um eine Fahrgastzellentemperatur innerhalb des umschlossenen Raums zu bestimmen. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass diese die Versorgung der Felder mit elektrischem Strom auf Grundlage der Umgebungstemperatur und der Fahrgastzellentemperatur steuert.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der geschlossene Raum eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs mit einem unteren Armaturenbrett, auf dem ein Feld positioniert ist, und einer Tür, auf der ein anderes Feld positioniert ist. Die Steuerung ist konfiguriert, um bei einer gegebenen Temperatur die Spannung auf das erste Feld zu reduzieren, während ein konstantes Spannungsniveau auf das zweite Feld aufrechterhalten wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Felder jeweils ein positives thermisches Koeffizientenmaterial, das einen elektrischen Widerstand aufweist, der exponentiell ansteigt, wenn eine Temperatur der Felder ansteigt.
In einer zusätzlichen Ausführungsform sind die Felder so konfiguriert, dass diese oberhalb einer eingestellten Temperatur annäherungsweise keine Energie aufnehmen, während die Spannungsversorgung eingeschaltet bleibt.
In einer Reihe anderer Ausführungsformen umfasst ein Strahlungsheizungssystem zum Erwärmen eines Insassen eines Fahrzeugs mit einer Fahrgastzelle mindestens ein Feld, das konfiguriert ist, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen. Eine Spannungsversorgung ist mit dem Feld verbunden. Ein HLK-System ist konfiguriert, um die Fahrgastzelle auf eine eingestellte Temperatur zu konditionieren. Eine Steuerung ist so konfiguriert, dass diese die Spannungsversorgung zur Versorgung des Feldes mit elektrischem Strom und das HLK-System steuert. Die Spannungsversorgung und das HLK-System werden basierend auf der eingestellten Temperatur geregelt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerung konfiguriert, um eine äquivalente homogene Temperatur in der Fahrgastzelle zu bestimmen, und wenn sich die äquivalente homogene Temperatur der eingestellten Temperatur nähert, der Spannungsversorgung zu signalisieren, den Strom zum Feld zu reduzieren.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das HLK-System ein Gebläse und die Steuerung ist konfiguriert, die Geschwindigkeit des Gebläses zu erhöhen, wenn der Strom zum Feld reduziert wird.
In einer Reihe zusätzlicher Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Erwärmen eines Insassen eines umschlossenen Raumes das Positionieren eines abstrahlenden Feldes an einer gegebenen Stelle, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen. Ein weiteres abstrahlendes Feld ist an einer anderen Stelle positioniert, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen. Eine Spannungsversorgung ist an die Felder angeschlossen. Eine Regelung überwacht die Temperatur im umschlossenen Raum. Elektrische Leistung wird von der Spannungsversorgung für die Felder, basierend auf der Temperatur im umschlossenen Raum und basierend auf den Standorten der Felder innerhalb des umschlossenen Raumes, bereitgestellt.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der geschlossene Raum ein Fahrzeug. Ein Strahlungsfeld ist an einem unteren Armaturenbrett positioniert und ein anderes Strahlungsfeld ist an einer Tür positioniert. Bei einer gegebenen Temperatur reduziert die Steuerung den elektrischen Strom an ein Feld, während sie einen konstanten elektrischen Strompegel an das andere Feld aufrechterhält.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein anderes Strahlungsfeld am Dach des Fahrzeugs positioniert. Bei einer unterhalb einer Schwellentemperatur liegenden Temperatur wird Strom für alle Strahlungsfelder bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform wird anhand der Temperatur eine äquivalente homogene Temperatur im umschlossenen Raum bestimmt. Nähert sich die äquivalente homogene Temperatur einer eingestellten Temperatur, wird der Spannungsversorgung signalisiert, den Strom zu den Feldern zu reduzieren.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Felder jeweils ein positives thermisches Koeffizientenmaterial, das einen elektrischen Widerstand aufweist, der exponentiell ansteigt, wenn eine Feldtemperatur der Felder ansteigt.
In einer zusätzlichen Ausführungsform konditioniert ein HLK-System den umschlossenen Raum auf eine eingestellte Temperatur. Die Spannungsversorgung und das HLK-System werden koordiniert auf Grundlage der Temperatur gesteuert, wobei die Temperatur den Komfort des Insassen kennzeichnet.
Figurenliste
Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit PTC-Strahlungsheizung gemäß verschiedenen Ausführungsformen,
2 ist ein Blockdiagramm, das das PTC-Strahlungsheizungssystem des Fahrzeugs von 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt,
3 ist ein Diagramm der automatischen Klimareglung für das Fahrzeug von 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen,
4 ist ein Diagramm von PWM-Prozenten im Vergleich zur EHT zur Versorgung der PTC-Strahlungsfelder von 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen,
5 ist ein Diagramm des Widerstands und der Leistung im Vergleich zur PTC-Feldtemperatur der PTC-Felder von 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen,
6 ist ein Diagramm von EHT im Vergleich zur gezielten Strahlungserwärmung von Körpersegmenten gemäß verschiedenen Ausführungsformen, und
7 ist eine Darstellung einer gezielten Strahlungserwärmung unter Verwendung von PTC-Feldern basierend auf den Sichtachsen gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, der Einführung, der Zusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem umfassend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen eingesetzt werden können, und dass die hierin beschriebenen Systeme lediglich exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellen.
Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Wie im Folgenden näher beschrieben, sind PTC-Strahlungsfelder im Innenraum eines umschlossenen Raums, wie beispielsweise des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, implementiert. Ein schneller thermischer Komfort der Insassen wird durch nahezu sofortige Strahlungswärme bei niedriger Energieaufnahme erreicht. Das PTC-Feldsystem vermeidet eine Überhitzung, einschließlich der Fahrgastzelle, durch selbstregelnde Leistungscharakteristiken. Die PTC-Felder zielen auf spezifische Körpersegmente der Insassen, basierend auf den Sichtachsen zwischen den Strahlungsfeldern und den Insassenkörpersegmenten. Mehrzonen-Strahlungsfeld-Temperaturen werden basierend auf einem thermischen Komfort des Insassens bei einer optimalen Leistungsaufnahme geliefert. Oberflächentemperaturen der PTC-Felder werden bestimmt, um den thermischen Komfort der Insassen unter Verwendung der äquivalenten homogenen Temperatur (EHT) zu verbessern.
1 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Unterbringen von Insassen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Im vorliegenden Beispiel ist die Vorrichtung ein Fahrzeug 20 und insbesondere ein Bodenfahrzeug, wie ein Automobil einer beliebigen Anzahl verschiedener Typen. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 20 ein Flugzeug, ein Boot, eine andere Art von mobiler Vorrichtung oder eine stationäre Struktur, wie ein Gebäude oder ein Container, sein. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, umfasst das Fahrzeug 20 ein PTC-Strahlungsheizungssystem 22 mit PTC-Strahlungsheizungsfeldern 24, 26, 28, die Strahlungswärme zum Erhöhen des Komfortniveaus der Insassen des Fahrzeugs 20 erzeugen. Zusätzlich Bezug nehmend auf 2 empfängt das PTC-Strahlungsheizungssystem 22 im Allgemeinen Eingaben von Quellen an Bord des Fahrzeugs 20, verarbeitet die Eingaben und stellt Ausgaben bereit, um die Wärmeabgabe zu bewirken. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das PTC-Strahlungsheizungssystem 22 im Allgemeinen ein HLK-System 25 oder wirkt mit diesem zusammen. Es versteht sich, dass die Anzahl der Strahlungsheizungsfelder 24, 26, 28 variieren wird und jede beliebige Anzahl an einzelnen Feldern, die positioniert sind, um Wärme für eine beliebige Anzahl von Insassen zu liefern, umfassen kann. So können beispielsweise Strahlungsheizungsfelder so positioniert werden, dass diese auf den rechten, vorderen Sitzpassagier und/oder auf die Fahrgäste des Rücksitzes Strahlungswärme abstrahlen. Die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 usw. können in die Innenverkleidungskomponenten des Fahrzeugs integriert oder auf andere Weise daran befestigt werden, oder diese können auf andere Weise befestigt sein und mit dem Verkleidungsmaterial für ein ästhetisches Erscheinungsbild abgedeckt werden.
Das Fahrzeug 20 umfasst im Allgemeinen eine Karosserie, die im Wesentlichen Komponenten des Fahrzeugs 20 einschließlich etwaiger Insassen 31 einschließt. Das Fahrzeug 20 weist verschiedene Fahrzeugsysteme auf, die durch eine oder mehrere Steuerungen 32 gesteuert werden. Diese Fahrzeugsysteme umfassen das PTC-Strahlungsheizungssystem 22 und das HLK-System 25. Das PTC-Strahlungsheizungssystem 22 umfasst einen oder mehrere Umgebungslufttemperatursensoren 36 zum Messen der Temperatur der externen Umgebungsluft (T_a ) außerhalb des Fahrzeugs 20. Der Sensor 36 ist kommunikativ mit der Steuerung 32 gekoppelt und liefert ein Signal und/oder andere Informationen dazu, um T_a zu erkennen. Ein Innenraumlufttemperatursensor 38 ist zum Messen der Lufttemperatur (T_c ) in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs 20 vorgesehen. Der Sensor 38 ist kommunikativ mit der Steuerung 32 gekoppelt und liefert ein Signal und/oder andere Informationen dazu, um T_c zu erkennen. Ein Schnittstellensystem 40 ist vorgesehen, beispielsweise in der Instrumententafel des Fahrzeugs 20 oder an einem anderen Ort, der für die Anwendung geeignet ist. Das Schnittstellensystem 40 ist kommunikativ mit der Steuerung 32 gekoppelt und liefert Signale 34 und/oder andere Informationen dazu in Bezug auf die vom Insassen 31 getroffenen Auswahlmöglichkeiten. Die Signale 34 umfassen Informationen, von denen die Steuerung 32 eine von den Insassen 31 wie beispielsweise den Fahrer und Beifahrer eines Fahrzeugs gewünschte Temperatureinstellung, die repräsentativ für eine Solltemperatur (T)_sp) ist, ableitet. Die Eingaben T_a , T_c und T_sp können für eine Steuerung 32 bereitgestellt werden. Die Sollwerttemperatur T_sp wird durch eine Steuervorrichtung wie etwa einen Knopf 42 in dem Schnittstellensystem 40 bereitgestellt. Das Schnittstellensystem 40 umfasst auch eine weitere Steuervorrichtung 44, wie beispielsweise eine oder mehrere Knöpfe zum Aktivieren/Deaktivieren der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28. In einer Reihe von Beispielen kann das Schnittstellensystem 40 anstelle von Knöpfen für die Steuervorrichtungen 42, 44 einen oder mehrere Sensoren umfassen, die mit Benutzerschnittstellen wie Fahrzeug-Touchscreens, Drehknöpfen und/oder anderen Arten von Benutzerschnittstellen innerhalb des Fahrzeugs 20 zum Empfangen von Eingaben von dem Insassen 31 in Verbindung stehen.
Während die Komponenten des Strahlungsheizungssystems 22 als Teil desselben Systems dargestellt sind, versteht es sich, dass diese Merkmale in bestimmten Ausführungsformen mehrere Systeme umfassen können. Zusätzlich kann das Strahlungsheizungssystem 22 in verschiedenen Ausführungsformen alle oder einen Teil von verschiedenen anderen Fahrzeugvorrichtungen und -systemen umfassen und/oder kann an diese gekoppelt sein, wie beispielsweise das HLK-System 25 und/oder ein oder mehrere andere Systeme des Fahrzeugs 20.
Die Steuerung 32 akzeptiert Informationen aus den verschiedenen Quellen, verarbeitet diese Informationen und stellt darauf basierende Steuerbefehle bereit, um Ergebnisse, wie beispielsweise den Betrieb des Fahrzeugs 20 und seiner Systeme, einschließlich des Strahlungsheizungssystems 22, zu bewirken. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Steuerung 32 einen Prozessor 70, eine Speichervorrichtung 72 und ist mit einer Speichervorrichtung 76 gekoppelt. Der Prozessor 70 führt die Rechen- und Steuerfunktionen der Steuerung 32 aus und kann jede Art von Prozessor oder mehrere Prozessoren, einzelne integrierte Schaltkreise wie beispielsweise einen Mikroprozessor oder jegliche geeignete Anzahl integrierter Schaltkreisvorrichtungen und/oder Leiterplatten umfassen, die zusammenwirken, um die Funktionen einer Verarbeitungseinheit auszuführen. Während des Betriebs führt der Prozessor 70 ein oder mehrere Programme aus, die auf der Speichervorrichtung 76 gespeichert sind, und steuert den allgemeinen Betrieb der Steuerung 32 für das Ausführen der hierin beschriebenen Prozesse.
Die Speichervorrichtung 72 kann ein beliebiger Typ eines geeigneten Speichers sein. Beispielsweise kann die Speichervorrichtung 72 flüchtige und nichtflüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM - Read-Only Memory), einen Direktzugriffsspeicher (RAM - Random-Access Memory) und einen Keep-Alive-Speicher (KAM - Keep Alive Memory) umfassen. KAM (KAM - Keep Alive Memory) ist ein Permanent- oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während der Prozessor 70 ausgeschaltet ist. Der Speicher 72 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrisch programmierbarer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder mittels beliebiger anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder kombinierter Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von dem/den Rechner(n) 32 verwendet werden. In bestimmten Beispielen befindet sich der Speicher 72 auf dem gleichen Rechnerchip wie der Prozessor 70 und/oder ist ortsgleich mit diesem angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform speichert die Speichervorrichtung 76 die oben genannten Programme zusammen mit einem oder mehreren gespeicherten Werten.
Die Speichervorrichtung 76 speichert Daten zur automatischen Steuerung des Fahrzeugs 20 und seiner Systeme Bei der Speichervorrichtung 76 kann es sich um jegliche geeignete Art von Speichervorrichtung, darunter auch um Direktzugriffsspeichervorrichtungen, wie z. B. Festplattenlaufwerke, Flash-Systeme, Diskettenlaufwerke und optische Speicherplatten, handeln. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Speichervorrichtung 76 eine Quelle, von der die Speichervorrichtung 72 die Programme empfängt, die eine oder mehrere Ausführungsformen eines oder mehrerer Prozesse der vorliegenden Offenbarung ausführen, wie z. B. die Schritte der Prozesse (und etwaiger Unterprozesse von diesen), die hierin beschrieben sind. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann ein Programm direkt auf der Speichervorrichtung 72 gespeichert sein und/oder auf andere Weise von dieser abgerufen werden. Die Programme stellen ausführbare Anweisungen dar, die von der elektronischen Steuerung 32 bei der Informationsverarbeitung und zum Steuern des Fahrzeugs 20 und seiner Systeme verwendet werden. Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme bilden, wobei jedes eine geordnete Auflistung ausführbarer Anweisungen zum Implementieren logischer Funktionen umfasst. Wenn die Anweisungen vom Prozessor 70 ausgeführt werden, unterstützen diese den Empfang und die Verarbeitung von Signalen, beispielsweise von Sensoren, und führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zum automatischen Steuern der Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 20 aus. Der Prozessor 70 kann Steuersignale für das PTC-Strahlungsheizungssystem 22 und das HLK-System 25 zur automatischen Regelung auf Grundlage der Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen erzeugen.
Verfahren, Algorithmen oder Teile davon, einschließlich Anweisungen oder Berechnungen können in ein Computersoftwareprodukt für die Steuerung 32 einfließen, welches auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und unter Verwendung durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, um einen oder mehrere Verfahrensschritt(e) oder Anweisungen umzusetzen. Ein Computersoftwareprodukt kann ein oder mehrere aus Programmanweisungen in Quellcode, Objektcode, ausführbarem Code oder einem anderen Format bestehende Softwareprogramme; ein oder mehrere Firmwareprogramme; oder Dateien einer Hardwarebeschreibungssprache (HDL); und andere programmbezogene Daten beinhalten. Die Daten können Datenstrukturen, Wertetabellen oder Daten in einem anderen geeigneten Format beinhalten. Die Programmbefehle können Programmmodule, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und/oder dergleichen beinhalten. Das Computerprogramm kann von einem oder mehreren miteinander in Verbindung stehenden Prozessoren ausgeführt werden.
In einer Reihe von Ausführungsformen erzeugt die Steuerung 32 Signale 46 zur Abgabe an ein HLK-Gebläse 48 und kann dessen Betriebszustand und/oder seine Geschwindigkeit einstellen. Die Steuerung 32 erzeugt Signale 50 zum Einstellen der Ziel-Luftaustrittstemperatur des HLK-Systems 25 durch ein Stellglied 52, beispielsweise ein Stellglied, das einen Dämpfer verschiebt oder ein Ventil einstellt. Eine Rückkopplung für den geschlossenen Regelkreis wird für die Steuerung 32 bereitgestellt. Die Steuerung 32 erzeugt Signale 54, die an Stellglied(er) 56 geliefert werden, um den Betriebsmodus des HLK-Systems 25 einzustellen, beispielsweise Heizen durch ein Heizungssystem oder Kühlen durch ein Klimatisierungssystem oder Belüften, um der Fahrgastzelle Außenluft bereitzustellen. In der aktuellen Ausführungsform liefert die Steuerung 32 Signale 60 für eine Spannungsversorgung 62 bereit, um die Spannungsversorgung über Kabel 64 zu den PTC-Strahlungsfeldern 24, 26, 28 zu steuern. Die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 sind selbstregelnd und erzeugen bei dem Insassen 31 ein sofortiges warmes Gefühl. Die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 sind aus einem Film aus Silikongummi, Kohletinte oder einem anderen PTC-Material hergestellt, das weniger als 1 mm dick sein kann und flexibel ist, um diese in die vorhandene Form und Größe der aufnehmenden Innenpaneele des Fahrgastraumes auszuformen. Die Heizleistung ist eine Funktion der Temperatur, die bei niedriger Temperatur eine maximale Wärme bereitstellt und die Heizleistung und die Stromaufnahme bei steigender Temperatur verringert. Zur Überwachung der Temperatur der selbstregelnden PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 sind keine Temperatursensoren erforderlich. Die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28, das Gebläse 48, das Stellglied 52, das/die Stellglied(er) 56 und die Spannungsversorgung 62 können jeweils kommunikativ mit der Steuerung 32 gekoppelt sein, um Signale von dieser zu empfangen, direkt oder indirekt, beispielsweise durch zwischengeschaltete Module oder Steuerungen, und um diese, wenn relevant, wie etwa für eine Rückkopplung bereitzustellen.
Ein Insassenzustandssystem 80 umfasst eine oder mehrere Insassenzustandsvorrichtungen 82, die Informationen oder Daten über Aspekte eines Insassen des Fahrzeugs 20 bereitstellen. Die Insassenzustandsvorrichtungen 82 können Positionssensoren 84 umfassen, um die Position von Insassen/Passagieren zu erfassen, biometrische Sensoren 86 zum Erfassen biologischer Merkmale eines Insassen, wie beispielsweise Temperatur(en) und andere Vorrichtungen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Steuerung 32 verwendet die Insassenzustandsinformationen, um automatisch zu bestimmen, welche PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 zum Aktivieren durch die Spannungsversorgung 62 aktiviert/deaktiviert werden. Wenn sich beispielsweise auf dem hinteren Fahrgastsitz kein Insasse befindet, leitet die Steuerung 32 keinen Strom zu den PTC-Strahlungsfeldern zu den hinteren Fahrgastsitzen des Fahrzeugs 20. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 32 auch für einen Sitz, auf dem sich kein Insasse aufhält, programmiert werden, die angrenzenden PTC-Strahlungsfelder abhängig vom thermischen Zustand des Fahrzeugs 20, mit Strom zu versorgen. In anderen Ausführungsformen werden die ausgewählten PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28, als Reaktion auf die Eingaben des Insassen 31 über das Schnittstellensystem 40, mit Strom versorgt.
Unter Bezugnahme auf 3 wird die Leistungsversorgung zu den PTC-Strahlungsfeldern 24, 26, 28, unter Verwendung von PWM in der Spannungsversorgung 62 basierend auf der Umgebung T_a und T_c geregelt, um einen optimalen Komfort zu bieten. So wird beispielsweise die Spannungsversorgung 62 gesteuert, um Strom mittels einer PWM-Steuerung in Höhe von 0 % bei einer Fahrgastzellentemperatur T_c oberhalb eines oberen Schwellenwerts und in Höhe von 100 % bei einer Innenraumtemperatur unterhalb einer unteren Schwellentemperatur bereitzustellen. Zwischen der oberen und der unteren Schwellentemperatur wird die PWM in Bezug auf die Fahrgastzellentemperatur T_c variiert, wobei bei niedrigeren Temperaturen mehr Leistung zugeführt wird. Die Oberflächentemperaturen der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 werden durch Variieren der zugeführten Leistung eingestellt, um den thermischen Komfort des Insassen 31, basierend auf der äquivalenten homogenen Temperatur (EHT - Equivalent Homogenous Temperature), zu verbessern. Ein auf EHT basierendes automatisches Klimatisierungssystem 110 wird durch Module bereitgestellt, die in der Steuerung 32, in mehreren Steuerungen oder in einer anderen mit der Steuerung 32 kommunizierenden Regelung enthalten sein können.
In einem umschlossenen Raum wie einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeuges 20 kann der thermische Komfort der Insassen durch Umgebungsparameter, wie z. B. die Temperatur der Umgebungsluft, die mittlere Strahlungstemperatur, die Luftgeschwindigkeit, die direkte solare Last und Feuchtigkeit, beeinträchtigt werden, welche den Wärmeverlust des Körpers beeinflussen. Ein solcher Parameter ist die Temperatur der Atemluft, welche als Trockenkugeltemperatur der Luft in der Nähe des Gesichts des Insassen definiert werden kann. Ein weiterer Parameter, die mittlere Strahlungstemperatur, kann als die einheitliche Oberflächentemperatur eines gedachten Gehäuses definiert werden, in dem ein Insasse die gleiche Menge von Strahlungswärme wie im tatsächlichen uneinheitlichen Raum austauschen würde. Die Faktoren, die den thermischen Komfort betreffen, sind gleich wie diejenigen, welche den Wärmeverlust des Körpers betreffen. Dementsprechend hat Wärmeverlust einen Einfluss darauf, wie der Insasse 31 thermischen Komfort/Unbehagen wahrnimmt. Die EHT ist ein anerkanntes Maß für den gesamten Wärmeverlust des menschlichen Körpers, die zur Charakterisierung sehr uneinheitlicher thermischer Umgebungen verwendet werden kann. Aufgrund des komplexen Zusammenwirkens von Strahlung und Konvektionswärmeflüssen ist sie besonders zweckmäßig in Bezug auf einen umschlossenen Raum, wie der Fahrgastraum eines Fahrzeugs. Die EHT bringt die Auswirkungen kombinierter thermischer Einflüsse in einer einzigen Variablen zum Ausdruck, die mit dem thermischen Komfort der Insassen verbunden ist. Die EHT kann gemäß bekannten Verfahren bestimmt werden, beispielsweise durch Berechnung in einem EHT-Bewertungsmodul 112 mittels T_a und T_c . EHT ist eine Größe, die die Auswirkungen der Lufttemperatur auf das Atmungsniveau, die Luftgeschwindigkeit und die mittlere Strahlung integriert, um den Körperwärmeverlust des Insassen zu reflektieren und somit kombinierte thermische Effekte auf einen Insassen in einer einzigen Variablen, die den thermischen Komfort des Insassen genau widerspiegelt, genau auszudrücken.
Berechnungen zur Bestimmung der EHT werden in der Steuerung 32 unter Verwendung bekannter Verfahren ausgeführt. Die überwachte und bewertete EHT wird als Rückmeldung verwendet, um Einstellungen im HLK-System 25 für den thermischen Komfort des/der Insassen 31 vorzunehmen. Für den EHT-Sollwert kann eine Nachschlagetabelle, basierend auf Eingabeparametern für den thermischen Komfort des Insassen, bereitgestellt werden. Das Komparatormodul 114 empfängt eine Eingabe von dem Sollwertmodul 116, die den durch Strahlungsheizung korrigierten Fahrgastzellentemperatur-Sollwert von den PTC-Strahlungsfeldern 24, 26, 28 darstellt. Beispielsweise wird eine Nachschlagetabelle verwendet, die T_c berücksichtigt und ein Strahlungsheizungseingabeparameter, um einen Sollwert für die Regelung des HLK-Systems 25 und die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 in Bezug auf die Fahrgastzellen-EHT bereitzustellen. Das Vergleichsmodul 114 subtrahiert den vom Sollwertmodul 116 bereitgestellten Sollwert vom EHT-Bewertungsmodul 112 und gibt einen Regelfehler 116 aus, der ebenfalls als ΔEHT bezeichnet wird. Beispielsweise zeigt ein negativer Steuerungsfehler an, dass das HLK-System 25 und/oder die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 die EHT durch die ΔEHT nach oben anpassen. Der Regelfehler 116 wird für das EHT-Regelmodul 118 bereitgestellt.
Das EHT-Regelmodul 118 bestimmt einen Steuerwert Y_n = 10•T_a + Y_pi(ΔEHT_c), bei dem dieses sich um eine Kombination aus Beharrungstemperatur (10•T_a) und flüchtigen (Y_pi(ΔEHT_c)) temperaturbasierten Komponenten handeln kann. Die Regelgröße Y_pi kann durch K_p(ΔEHT_c) + Ki ∫( ΔEHT_c)dτ bestimmt werden, wobei K_p eine Proportionalverstärkungskonstante und Ki eine Integralverstärkung ist. In einer Anzahl von Ausführungsformen kann der Regelwert Y_pi von der Steuerung 32 aus einer Nachschlagetabelle gelesen werden, wo eine Liste von Regelwerten in Bezug auf den Regelfehlerwert aufgelistet ist. Die ermittelten Regelgrößen Y_n werden mittels der Signale 120 bzw. 122 bereitgestellt, wobei Befehle an das HLK-System 25 gesendet werden, um eine Luftaustrittstemperatur unter Verwendung des Stellglieds 52, der Geschwindigkeit des Gebläses 48 und des HLK-Modus durch die Stellglieder 56 einzustellen und zur Aktivierung der Leistungsversorgung 62 der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28. Ein Befehl wird auch an die Spannungsversorgung 62 geliefert, um den PTC-Strahlungsfeldern 24, 26, 28 für die Strahlungserwärmung des Insassen 31 bei einem PWM-Prozentsatz, der für die Bedingungen geeignet ist, Strom zuzuführen. Die von den Sensoren 36, 38 bereitgestellte Rückmeldung wird verwendet, um den Regelwert anzupassen, wenn sich die Innenraumtemperatur der Solltemperatur annähert. Strahlungswärmegewinne sind dadurch gekennzeichnet, dass die EHT für den Komfort des Insassen 31 rasch verbessert wird. Eine beispielhafte Kurve 124 wird in 4 gezeigt, wo der PWM-Prozentsatz auf der vertikalen Skala und EHT auf der horizontalen Skala dargestellt sind. Mittels der PWM-Steuerung wird Strom angelegt, sodass 0 % des PWM-Stroms für ein EHT von mehr als 25 °C und 100 % des PWM-Stroms für ein EHT von weniger als 0 °C bereitgestellt wird. Zwischen 0 und 25 Grad Celsius wird die PWM (in diesem Beispiel) mit dem EHT linear variiert. In anderen Ausführungsformen wird die PWM auf andere Weise variiert, einschließlich nichtlinear, falls gewünscht. Charakteristiken der Kurve 124 werden durch Auswertung als Teil der Kalibrierung bestimmt, und der Verlauf der Kurve 124 ist für eine gegebene Umgebung/Anwendung spezifisch.
In Szenarien, in denen die EHT deutlich unterhalb einer Komfortzone liegt, aktiviert das EHT-Regelmodul 118 die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 dadurch, dass der Spannungsversorgung 62 signalisiert wird, die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 mit Strom zu versorgen. Auf einer beispielhaften Komfortskala kann beispielsweise eine Komfortbewertung von 1 als kalt klassifiziert werden, eine Komfortbewertung von 2 kann als sehr kühl eingestuft werden, eine Komfortbewertung von 3 kann als kühl eingestuft werden, eine Komfortbewertung von 4 kann als etwas kühl eingestuft werden, eine Komfortbewertung von 5 kann als angenehm eingestuft werden, eine Komfortbewertung von 6 kann als leicht warm eingestuft werden, eine Komfortbewertung von 7 kann als warm eingestuft werden, eine Komfortbewertung von 8 kann als zu warm eingestuft werden und eine Komfortbewertung von 9 kann als heiß eingestuft werden. Die Komfortbewertungen werden im EHT-Regelmodul 118 bestimmt, beispielsweise aus einer Nachschlagetabelle unter Verwendung der ΔEHT. Wenn die EHT in den Komfortbewertungsbereich 1-3 fällt, weist das EHT-Regelmodul 118 die Aktivierung der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 an und leitet die Stromzufuhr durch die Spannungsversorgung 62 ein. Gleichzeitig verlangsamt oder deaktiviert das EHT-Regelmodul 118 das Gebläse 48, beispielsweise in einem Fahrzeug mit einem auf Motorkühlmittel basierenden Heizsystem, das sich langsam erwärmt, sodass keine kalte Luft eingeblasen wird, die den Insassen 31 kühlen würde. Das automatische Klimaregelungssystem 110 überwacht weiterhin die EHT und die ΔEHT wird niedriger, was bedeutet, dass die Fahrgastzelle in Richtung einer komfortablen Komfortbewertung erwärmt wird, wobei das EHT-Regelmodul 118 der Spannungsversorgung 62 signalisiert, dass den PWM-Strom für eines oder mehrere der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 zu reduzieren und/oder die Geschwindigkeit des Gebläses 48 zu erhöhen.
Wie in 5 dargestellt, veranschaulicht ein Diagramm den Widerstand und die Leistung auf der vertikalen Skala 126 gegenüber der eingestellten Oberflächentemperatur der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 auf der horizontalen Skala 128. Der elektrische Widerstand 130 der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 steigt exponentiell unterhalb der eingestellten Temperatur (135 Grad Celsius in diesem Beispiel). Die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 überschreiten die eingestellte Temperatur nicht, wenn sich die Leistung 132 aufgrund einer exponentiellen Erhöhung des elektrischen Widerstands Null nähert, wenn sich die Temperatur des Strahlungsfeldes der eingestellten Temperatur nähert. Mit anderen Worten wächst der spezifische Widerstand exponentiell mit zunehmender Temperatur bis zu einer festgelegten Temperatur, wobei die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 das Leiten von Strom beenden. Die eingestellte Temperatur ist eine Funktion der Materialeigenschaften der PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 und ist unabhängig für verschiedene einzelne Felder auswählbar.
Die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 werden im Inneren des Fahrzeugs 20 angebracht, um eine gezielte Strahlungswärme für verschiedene Körpersegmente der Insassen bereitzustellen. Die gezielte Mehrzonenheizung bietet eine optimale Energieeinsparung. Wie zum Beispiel in 1 dargestellt, ist das PTC-Strahlungsfeld 26 auf dem unteren Armaturenbrett 140 unter dem Lenkrad 142 positioniert und zielt auf den Beinbereich des Insassen 31. Das PTC-Strahlungsfeld 28 ist an der Tür 144 positioniert und zielt auf den Arm und die Schulterfläche des Insassen 31 ab. Das PTC-Strahlungsfeld 24 ist am Dachhimmel/Dach 146 positioniert und zielt auf den Kopf und den Oberkörper des Insassen 31 ab. Wie in 6 dargestellt, ist die EHT auf der vertikalen Skala 150 als Zonen für Komfortbewertungen von dargestellt: 1 (kalt), 3 (kühl), 5 (komfortabel), 7 (warm) und 9 (heiß), in Bezug auf verschiedene Körpersegmente auf der Horizontalskala 152. Diese Körpersegmente umfassen den Kopf 154, die Hand 156, das Bein/den Oberschenkel 158 und den Oberkörper 160. 6 zeigt zum Beispiel, dass sich der Kopf 154 und die Hand 156 bei derselben EHT weniger kalt anfühlen als das Bein/der Oberschenkel 158. 6 zeigt ebenfalls, dass sich der Oberkörper 160 bei einer höheren EHT kühler anfühlt als der Kopf 154 oder die Hand 156, sich aber bei einer niedrigeren EHT im Vergleich zum Bein/Oberschenkel 158 wohlfühlt. Dementsprechend werden die PTC-Strahlungsfelder 24, 26, 28 mit unterschiedlichen Leistungspegeln versorgt, um auf verschiedene Bereiche des Insassen abzuzielen und um daher schnell ein warmes Gefühl zu erzeugen. Um beispielsweise eine sofortige Verbesserung bei niedrigen EHTs zu erreichen, werden die PTC-Strahlungsfelder 26, 28 zu 100 % mit PWM-Strom versorgt, um das Schenkel-/Oberschenkelgebiet des Insassen 31 zu erreichen, während das PTC-Strahlungsfeld 24 mit 50 % mit PWM-Strom versorgt wird, da der Kopf/Oberkörper nicht als kalt betrachtet wird, da der Schenkel/Oberschenkel bei derselben EHT nicht so kalt ist. In anderen Ausführungsformen oder bei höheren EHTs wird der PWM-Prozentsatz des PTC-Strahlungsfeldes 28 reduziert, während 100 % des PWM-Stroms für das PTC-Strahlungsfeld 26 aufrechterhalten werden, da sich der Oberkörper 160 bei einer niedrigeren EHT als das/der Bein/Oberschenkel 158 wohlfühlt.
Ein gezieltes Mehrzonenheizen ist unter Berücksichtigung der Sichtachse in 7 dargestellt. Bei der Strahlungswärmeübertragung ist eine Sichtachse der Anteil der Strahlung, die eine Oberfläche verlässt und die auf eine andere Oberfläche trifft. In einer komplexen Szene, beispielsweise im Inneren des Fahrzeugs 20, gibt es viele verfügbare Oberflächen, die den Insassen 31 umgeben. Während die aktuelle Ausführungsform die PTC-Strahlungsfelder 24, 26 und 28 zeigt, können eine beliebige Anzahl zusätzlicher oder alternativer Oberflächen, die den Insassen umgeben, zum Anbringen von PTC-Strahlungsfeldern verwendet werden. Kasten 162 zeigt Sichtachsen von 0,0 - 0,2 für Kopf 164, Hand 166, Schenkel/Oberschenkel 168, Fuß 170 und Arm/Schulter 172, wie diese sich auf die Strahlungswärme beziehen, die das PTC-Strahlungsfeld 28 verlässt und den Insassen 31 trifft. Dies zeigt, dass das PTC-Strahlungsfeld 26 am unteren Armaturenbrett 140 besonders nützlich ist, um auf den Arm/die Schulter des Insassen 31 zu zielen, und bei dem Zielen auf die Schenkel/Oberschenkel mäßig wirksam ist. Kasten 176 zeigt Sichtachsen von 0,0 - 0,3 für Kopf 178, Hand 180, Schenkel/Oberschenkel 182, Fuß 184 und Arm/Schulter 186, während diese sich auf die Strahlungswärme beziehen, die das PTC-Strahlungsfeld 26 verlässt und den Insassen 31 trifft. Dies zeigt, dass das PTC-Strahlungsfeld 26 auf dem unteren Armaturenbrett 140 besonders nützlich ist, um auf das Bein/den Oberschenkel des Insassens 31 zu zielen. Dementsprechend werden die Sichtachsen verwendet, um die PTC-Strahlungsfelder 26 und 28 zu steuern, um auf die Bereiche des Insassens 31 zu zielen, die am schnellsten ein wärmeres Gefühl hervorrufen, wie in 6 dargestellt und wie vorstehend beschrieben. Kasten 188 zeigt die kombinierte Sichtachse der PTC-Strahlungsfelder 26, 28 zwischen den Sichtachsen von 0,0 - 0,4. Dies ist für Kopf 190, Hand 192, Schenkel/Oberschenkel 194, Fuß 196 und Arm/Schulter 198 dargestellt, da diese sich auf die Strahlungswärme beziehen, die die PTC-Strahlungsfelder 26, 28 verlässt und auf den Insassen 31 trifft. Kasten 188 zeigt, dass die kombinierten PTC-Strahlungsfelder 26, 28 verwendet werden, um den Schenkel/Oberschenkel 194 und den Arm/die Schulter 198 zu erwärmen, was, wie durch 6 dargestellt, effektiv zu einem sich behaglicher fühlenden Insassen 31 führt.
Wenn daher eine schnelle Erwärmung eines Insassen erforderlich ist, bieten ein PTC-Strahlungsheizungssystem und -verfahren eine effektive Lösung. Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Variationen gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.

Claims

Strahlungsheizungssystem zum Erwärmen eines Insassen eines umschlossenen Raumes, wobei das System Folgendes umfasst: Erstes Feld, konfiguriert, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen; zweites Feld, konfiguriert, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen; Spannungsversorgung, dazu konfiguriert, dem ersten und dem zweiten Feld elektrische Leistung zuzuführen, und Steuerung, so konfiguriert, dass diese die den Feldern zugeführte elektrische Leistung auf Grundlage einer Temperatur in dem umschlossenen Raum und auf Grundlage der Positionen der Felder in dem umschlossenen Raum regelt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Versorgung mit elektrischer Leistung basierend auf einem Komfortniveau des Insassen steuert.
System nach Anspruch 2, umfassend ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem mit einem Gebläse, wobei die Steuerung konfiguriert ist, dem Strahlungsheizungsgewebe elektrischen Strom zuzuführen und das Gebläse anzuhalten, wenn eine Temperatur in dem umschlossenen Raum niedriger als ein Komfortbereich ist.
System nach Anspruch 1, Folgendes umfassend: Ersten Sensor, konfiguriert, um eine Umgebungstemperatur außerhalb des umschlossenen Raums zu bestimmen, und zweiten Sensor, konfiguriert zum Bestimmen einer Fahrgastzellentemperatur innerhalb des umschlossenen Raums, und eine Steuerung, konfiguriert, um die Zufuhr von elektrischem Strom zu den ersten und zweiten Feldern, basierend auf der Umgebungstemperatur und der Innenraumtemperatur, zu steuern.
System nach Anspruch 1, wobei der umschlossene Raum eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs ist und Folgendes umfasst: Unteres Armaturenbrett, auf dem das erste Feld positioniert ist, und Tür, auf der das zweite Feld positioniert ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist, bei einer bestimmten Temperatur die elektrische Leistung zu einem Feld zu reduzieren während der Leistungspegel zu dem anderen Feld konstant bleibt.
System nach Anspruch 1, wobei die Felder jeweils aus einem positiven thermischen Koeffizientenmaterial, das einen elektrischen Widerstand aufweist, der exponentiell ansteigt, wenn eine Feldtemperatur der Felder ansteigt, bestehen.
Verfahren zum Erwärmen eines Insassen eines umschlossenen Raums, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Positionieren eines ersten Strahlungsfeldes an einem ersten Ort, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen; Positionieren eines zweiten Strahlungsfeldes an einem zweiten Ort, um Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens abzustrahlen; Verbinden einer Spannungsversorgung mit den ersten und zweiten Strahlungsfeldern, Überwachen einer Temperatur im umschlossenen Raum durch eine Regelung, und Zuführen von elektrischer Leistung von der Spannungsversorgung zu den ersten und zweiten Strahlungsfeldern basierend auf der Temperatur im umschlossenen Raum und basierend auf den ersten und zweiten Standorten der Strahlungsfelder innerhalb des umschlossenen Raumes.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der umschlossene Raum ein Fahrzeug ist, das erste Strahlungsfeld auf einer unteren Armaturentafel positioniert ist, das zweite Strahlungsfeld auf einer Tür positioniert ist und wobei die Steuerung bei einer gegebenen Temperatur die elektrische Leistung für das erste Strahlungsfeld verringert, während die elektrische Leistung für das zweite Strahlungsfeld konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 7, Folgendes umfassend: Bestimmen, unter Verwendung der Temperatur, einer äquivalenten homogenen Temperatur (EHT) im umschlossenen Raum, und wenn sich die EHT einer eingestellten Temperatur nähert, der Spannungsversorgung signalisieren, die Leistungsversorgung zu den ersten und zweiten Feldern reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 7, Folgendes umfassend: Konditionierung, durch ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem (HLK), des umschlossenen Raumes auf eine festgelegte Temperatur, und Steuern der Spannungsversorgung und des HLK-Systems in Abstimmung auf der Grundlage der Temperatur, wobei die Temperatur den Komfort des Insassen charakterisiert.