DE102020122355A1 - Lenkradvorklimatisierung - Google Patents

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DE102020122355A1
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Aed M. Dudar
Mahmoud Yousef Ghannam
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Abstract

Diese Offenbarung stellt Lenkradvorklimatisierung bereit. Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums, und insbesondere eines Lenkrads, kann Folgendes beinhalten: Empfangen einer Heiz-/Kühlanforderung, automatisches Leiten von beheizter/gekühlter Luft aus einem HLK-Kanal durch Lamellen benachbart zu einem Lenkrad in eine Fahrgastzelle und automatisches Hin- und Herdrehen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird. Dies kann auch automatisches Teleskopieren und automatisches Neigen des Lenkrads beinhalten. Darüber hinaus kann eine Infrarotkamera eingesetzt werden, um zu bestimmen, wohin das Lenkrad am besten zum Heizen/Kühlen gedreht werden soll.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeuginnenraum und insbesondere das Heizen und Kühlen eines Lenkrads in dem Fahrzeug.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Es werden derzeit viele Kraftfahrzeuge entwickelt, die künftig als batterieelektrische Fahrzeuge oder Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge mit Leistung versorgt werden. Für diese Fahrzeuge gibt es entweder keinen Verbrennungsmotor, in welchem Fall keine motorgetriebene Lichtmaschine vorhanden ist, oder es besteht ein Wunsch, das Starten des Motors zu vermeiden, um eine Lichtmaschine anzutreiben. Dementsprechend verwenden die Heizung und Kühlung der Fahrgastzelle oder von Komponenten darin Leistung von der Batterie, die zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird. Die Verwendung der Antriebsbatterie zu diesem Zweck wirkt sich jedoch nachteilig auf die Reichweite des Fahrzeugs aus.
  • Viele Kraftfahrzeuge beinhalten zudem Komfortmerkmale, wie etwa beheizte und gekühlte Lenkräder. Wie vorstehend erörtert, kann ein derartiges Merkmal jedoch bei elektrifizierten Fahrzeugen Leistung aus der Antriebsbatterie entleeren. Einige haben vorgeschlagen, die Vorklimatisierung eines Lenkrads durch Anschalten eines Lenkradheiz- oder -kühlgeräts einzusetzen, doch dies gilt nur für Fahrzeuge, bei denen eine Heizung/Kühlung in die Lenkradbaugruppe eingebaut ist. Andere haben vorgeschlagen, eine Fahrgastzelle durch Fernsteuerung vorzuklimatisieren, was das Detektieren einer Oberflächentemperatur eines Lenkrads durch einen Infrarotsensor, das Einstellen von HLK-Lamellen aus einem HLK-Kanalauslass in der Nähe des Lenkrads und das Blasen von Luft aus dem Auslass beinhalten kann, um die Temperatur des Lenkrads zu reduzieren, bevor der Fahrer in das Fahrzeug einsteigt. Dies kann in Fahrzeugen eingesetzt werden, in denen das Lenkrad keine eigenen Heiz-/Kühlelemente aufweist. Diese Systeme gewährleisten jedoch keine vollständige Klimatisierung des Lenkrads mit dem geringsten Leistungsverbrauch, um die gewünschte Temperatur zu erreichen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform zieht ein Verfahren zum Heizen/Kühlen eines Innenraums eines Fahrzeugs in Betracht, umfassend: Empfangen einer Heiz-/Kühlanforderung; automatisches Leiten von beheizter/gekühlter Luft aus einem HLK-Kanal durch Lamellen benachbart zu einem Lenkrad in eine Fahrgastzelle; und automatisches Hin- und Herdrehen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird.
  • Eine Ausführungsform zieht ein Verfahren zum Heizen/Kühlen eines Innenraums eines Fahrzeugs in Betracht, umfassend: Empfangen einer Heiz-/Kühlanforderung; automatisches Leiten von beheizter/gekühlter Luft aus einem HLK-Kanal durch Lamellen benachbart zu einem Lenkrad in eine Fahrgastzelle; Aufnehmen eines Bilds des Lenkrads mit einer Infrarotkamera und automatisches Hin- und Herdrehen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird, auf Grundlage des Bilds.
  • Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass ein Lenkrad vor einer Fahrt beheizt/gekühlt wird, während minimale elektrische Leistung aus der bordeigenen Batterie des Fahrzeugs verwendet wird. Diese Heizung/Kühlung wird selbst für Fahrzeuge bereitgestellt, bei denen das Lenkrad keine eingebetteten Heiz- und Kühlkomponenten aufweist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 veranschaulicht einen Abschnitt einer Fahrgastzelle 22 eines Fahrzeugs 20. Das Fahrzeug 20 kann zum Beispiel ein batterieelektrisches Fahrzeug oder ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug sein. Demnach kann sich das Fahrzeug 20 mit einem Batterieladegerät 23 verbinden, wie es im Fach bekannt ist.
  • Ein Lenkrad 24 vor einem Sitz 26 und benachbart zu einer Mittelkonsole 28, die einen Schalthebel 30 aufweist, kann sich in der Fahrgastzelle 22 befinden. Das Lenkrad 24 kann an einer Lenksäule 32 benachbart zu einem Armaturenbrett 34 und über einem Fahrpedal 36 und einem Bremspedal 38 montiert sein. Das Armaturenbrett 34 kann verschiedene Anzeigen 40 und Schalter 42 beinhalten. Diese Elemente sind im Allgemeinen im Fach bekannt.
  • Das Armaturenbrett 34 kann zudem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK- )Kanäle 44 beinhalten, die sich sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Lenkrads 24 befinden. Jeder der Kanäle 44 beinhaltet Sätze von Lamellen 46, die eine Einstellung ermöglichen, um die Luft aus jedem Kanal sowohl von oben nach unten als auch von rechts nach links zu leiten.
  • Lamellenaktoren 48 steuern die Bewegung der Lamellen 46, was eine automatisierte Einstellung der Luftstromrichtung anhand einer Steuerung 50 ermöglicht. Die Steuerung 50 kann aus verschiedenen Kombinationen von elektronischer Hardware und Software bestehen, wie sie im Fach bekannt sind, und kann durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit den Lamellenaktoren 48 kommunizieren. Die Lamellenaktoren 48 können Elektromotoren und Getriebe beinhalten, um die Bewegung der Lamellen 46 zu beeinflussen.
  • Ein oder mehrere Kabinentemperatursensoren 52 können sich in der Fahrgastzelle 22, zum Beispiel in dem Armaturenbrett 34, befinden und mit der Steuerung 50 kommunizieren. Der bzw. die Kabinentemperatursensor(en) 52 kann bzw. können eingesetzt werden, um die Temperatur des Innenraums der Fahrgastzelle 22 zu detektieren.
  • Eine Infrarotkamera 54 kann sich in einer Position befinden, die es der Kamera 54 ermöglicht, die Temperatur verschiedener Abschnitte des Lenkrads 24 zu detektieren, insbesondere des oberen Abschnitts 56, in dem sich die Hände eines Fahrers während des Fahrzeugbetriebs befinden können. Diese Montagestelle kann sich überall dort befinden, wo es praktikabel ist, wie zum Beispiel an dem Armaturenbrett 34, der Mittelkonsole 28, einem Rückspiegel oder einem Fahrzeugdachhimmel.
  • Eine Lenkbaugruppe 58 kann zusätzlich zu dem Lenkrad 24 und der Lenksäule 32 einen Säulenneigungsaktor 60, der sich auf die Aufwärts- und Abwärtsneigung der Lenksäule 32 auswirkt, einen Säulenteleskopaktor 62, der sich auf das Vorwärts- und Rückwärtsteleskopieren der Lenksäule 32 auswirkt, und einen Lenkdrehaktor 64, der sich auf die Drehung des Lenkrads 24 im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn auswirkt, beinhalten. Die Aktoren 60, 62, 64 können alle mit der Steuerung 50 kommunizieren und können jeweils Elektromotoren und Getriebe beinhalten, um sich auf die Bewegung der Lenksäule 32 und des Lenkrads 24 auszuwirken.
  • Das Fahrzeug 20 kann ein Telematiksystem 66 beinhalten, das mit der Steuerung 50 in Kommunikation steht und zudem drahtlos mit einer entfernten Stelle 68 in Kommunikation steht, die Kommunikation durch das Internet oder ein Mobilfunkkommunikationsnetz beinhalten kann, wie es im Fach bekannt ist.
  • Das Kühlen/Heizen des Lenkrads 24 wird nun erörtert. Der Ausdruck „Heizen/Kühlen“ oder „Kühlen/Heizen“, wie er in dieser Schrift verwendet wird, bedeutet entweder Heizen oder Kühlen auf Grundlage der Temperatur der Fahrgastzelle und/oder des Lenkrads. Zum Beispiel würde die Anforderung an einem kalten Wintertag für Heizen gelten, da die Fahrgastzelle und das Lenkrad kalt wären. Die Fähigkeit, zu detektieren, ob Heizung oder Kühlung in einem Fahrzeug benötigt wird, ist im Fach bekannt, da viele gegenwärtige automatisch gesteuerte HLK-Systeme in Fahrzeugen eine derartige Funktion bereitstellen.
  • Man kann eine vorbestimmte Fahrtstartzeit entweder während eines vorherigen Aufenthalts in dem Fahrzeug 20 oder durch eine entfernte Vorrichtung 70, wie zum Beispiel ein Mobiltelefon oder eine andere mit dem Internet verbundene Vorrichtung, festlegen; oder man kann eine entfernte Vorrichtung einsetzen, um anzugeben, dass eine Fahrtzeit in Kürze beginnen soll, wie zum Beispiel in fünfzehn bis zwanzig Minuten. Diese Benachrichtigung im Voraus über die Fahrzeit ermöglicht es einem Elektro- oder Plug-in-Hybridelektrofahrzeug, einen Kühl-/Heizprozess zu beginnen, während das Fahrzeug 20 vermutlich noch mit dem Batterieladegerät 23 verbunden ist. Demnach kann die Leistung von dem Batterieladegerät 23 eingesetzt werden, anstatt damit zu beginnen, die bordeigene Batterie des Fahrzeugs zu entleeren.
  • Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor der Fahrtstartzeit, die davon abhängen kann, wie heiß oder kalt die Fahrgastzelle 22 und/oder die Umgebungstemperatur sind, wird gegebenenfalls die Klimaanlage/Heizung angeschaltet. Diese Klimaanlage/Heizung kann für den spezifischen Zweck des Kühlens/Heizens des Lenkrads 24 verwendet werden, kann jedoch zuerst eingesetzt werden, um die Fahrgastzelle 22 zu kühlen/heizen, bevor das Lenkrad 24 konkret angegangen wird. Im letzteren Fall wird das Kühlen/Heizen durch die Lamellen 46 über die HLK-Kanäle 44 in die Fahrgastzelle 22 geblasen, bis eine gewünschte Fahrgastzellentemperatur erreicht ist. Die gewünschte Temperatur kann durch die Person, die die Vorklimatisierung anfordert, voreingestellt werden.
  • Um den Zeitpunkt, zu dem die gewünschte Temperatur in der Fahrgastzelle 22 erreicht wird (dies kann kurz vor dem Erreichen der gewünschten Temperatur sein), steuert die Steuerung 50 automatisch die Lamellenaktoren 48, um die Luft aus den HLK-Kanälen 44 in Richtung des Lenkrads 24 zu leiten. Diese Richtung kann, falls gewünscht, in Richtung des oberen Abschnitts 56 des Lenkrads 24 verlaufen.
  • Wenn die gekühlte/beheizte Luft in Richtung des Lenkrads 24 geleitet wird, kann die Infrarotkamera 54 ein Bild des Lenkrads 24 aufnehmen. Anhand dieses Bilds bestimmt die Steuerung 50, welche Abschnitte des Lenkrads 24 am kältesten/heißesten sind, und setzt den Lenkdrehaktor 64 ein, um das Lenkrad 24 zu drehen, um sicherzustellen, dass die gekühlte/beheizte Luft am effizientesten auf diese kältesten/heißesten Abschnitte geleitet wird. Das Lenkrad 24 kann im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, um sicherzustellen, dass die gesamte gewünschte Kühlung/Heizung des Lenkrads 24 erzielt wird. Die Infrarotkamera 54 kann während dieses Prozesses mehrere Bilder aufnehmen, um es der Steuerung 50 zu ermöglichen, sich auf die jüngsten Kalt-/Heißstellen an dem Lenkrad 24 einzustellen, wenn der Lenkradkühl-/-heizprozess stattfindet. Alternativ oder zusätzlich kann eine vorbestimmte optimale Positionierung des Lenkrads 24 und der Lamellen 46 durch die Verwendung von rechnergestützter Konstruktion (computer aided design - CAD) und rechnergestützter Entwicklung (computer aided engineering - CAE) bestimmt werden, in welchem Fall die Lamellen 46 und das Lenkrad 24 bei der Einleitung des Kühl-/Heizprozesses des Lenkrads 24 in die bevorzugte Kühl-/Heizposition vorpositioniert werden können.
  • Zusätzlich kann, falls die Drehung des Lenkrads 24 nicht als ausreichend erachtet wird, um die gewünschte Kühlung/Heizung sicherzustellen, die Steuerung 50 den Säulenneigungsaktor 60 und/oder den Säulenteleskopaktor 62 einsetzen, um die Kalt-/Heißstellen an dem Lenkrad 24 an der Luft, die aus den Lamellen 46 strömt, auszurichten. Dies kann jederzeit während des Kühl-/Heizprozesses nach Bedarf auf Grundlage des jüngsten Infrarotkamerabilds erfolgen.
  • Dementsprechend sind bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Person an dem Fahrzeug 20 ankommt und es von dem Batterieladegerät 23 trennt, die Fahrgastzelle 22 und besonders das Lenkrad 24 auf ein angenehmes Niveau gekühlt/beheizt, um die Fahrt zu beginnen. Dies reduziert wiederum die Belastung der bordeigenen Batterie, wenn die Fahrt beginnt. Darüber hinaus ermöglicht dieser Prozess das Kühlen/Heizen des Lenkrads 24 auch für Fahrzeuge, bei denen keine Kühl-/Heizelemente in das Lenkrad eingebaut sind.
  • Wenngleich bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, werden einem Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der Erfindung, wie sie durch die folgenden Patentansprüche definiert ist, ersichtlich.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Heizen/Kühlen eines Innenraums eines Fahrzeugs, umfassend: Empfangen einer Heiz-/Kühlanforderung; automatisches Leiten von beheizter/gekühlter Luft aus einem HLK-Kanal durch Lamellen benachbart zu einem Lenkrad in eine Fahrgastzelle; und automatisches Hin- und Herdrehen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend: Aufnehmen eines Bilds des Lenkrads mit einer Infrarotkamera; und Einstellen der automatischen Drehung des Lenkrads auf Grundlage des Bilds.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner beinhaltend automatisches Hinein- und Hinausteleskopieren des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, ferner beinhaltend automatisches Aufwärts- und Abwärtsneigen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, ferner beinhaltend automatisches Einstellen der Lamellen zum Leiten der beheizten/gekühlten Luft auf das Lenkrad.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Heiz-/Kühlanforderung drahtlos von dem Fahrzeug übertragen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug während des Heizens/Kühlens des Lenkrads mit einer Steckdose zum Laden einer Batterie verbunden ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend automatisches Hinein- und Hinausteleskopieren des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend automatisches Aufwärts- und Abwärtsneigen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend automatisches Einstellen der Lamellen zum Leiten der beheizten/gekühlten Luft auf das Lenkrad.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Heiz-/Kühlanforderung auf einer vorbestimmten Fahrtstartzeit beruht.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend Heizen/Kühlen der Fahrgastzelle auf eine vorbestimmte Temperatur nach dem Empfangen der Heiz-/Kühlanforderung und automatischen Leiten von beheizter/gekühlter Luft aus einem HLK-Kanal durch Lamellen, bevor das Lenkrad automatisch gedreht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner beinhaltend automatisches Einstellen der Lamellen zum Leiten der beheizten/gekühlten Luft auf das Lenkrad nach dem Heizen/Kühlen der Fahrgastzelle auf die vorbestimmte Temperatur.
  14. Verfahren zum Heizen/Kühlen eines Innenraums eines Fahrzeugs, umfassend: Empfangen einer Heiz-/Kühlanforderung; automatisches Leiten von beheizter/gekühlter Luft aus einem HLK-Kanal durch Lamellen benachbart zu einem Lenkrad in eine Fahrgastzelle; automatisches Einstellen der Lamellen zum Leiten der beheizten/gekühlten Luft auf das Lenkrad nach dem Heizen/Kühlen der Fahrgastzelle auf eine vorbestimmte Temperatur; Aufnehmen eines Bilds des Lenkrads mit einer Infrarotkamera; und automatisches Hin- und Herdrehen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird, auf Grundlage des Bilds.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner beinhaltend automatisches Aufwärts- und Abwärtsneigen des Lenkrads, um die Stelle zu ändern, an der die beheizte/gekühlte Luft auf das Lenkrad geblasen wird.
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