DE102021129547A1

DE102021129547A1 - Heizsystem für Fahrzeugbereiche

Info

Publication number: DE102021129547A1
Application number: DE102021129547.5A
Authority: DE
Inventors: Larry Francis Kocher; Travis Peterson
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2022-06-15
Also published as: US20220185069A1

Abstract

Es sind mehrere Heizsysteme für Fahrzeuge offenbart, die ein mehrschichtiges Heizgewebe zur Verfügung stellen, um die Insassen mit Wärmestrahlung zu versorgen. In einer Ausführungsform umfasst ein Heizsystem eine Vielzahl von elektrischen Sammelschienen und ein Heizgewebe. Die Vielzahl elektrischer Sammelschienen ist mit einer Batterie in einem Fahrzeug verbunden, um elektrische Energie zu erhalten. Das Heizgewebe umfasst eine leitende Schicht und eine nichtleitende Schicht. Die leitende Schicht besteht aus einer Vielzahl ungleichmäßiger leitender Fasern, die in einem Bindemittel verteilt sind. Die ungleichmäßigen leitfähigen Fasern stehen in elektrischer Verbindung mit wenigstens zwei aus der Vielzahl der elektrischen Sammelschienen. Die ungleichmäßig leitenden Fasern sind so angepasst, dass sie elektrische Energie in Wärmestrahlung umwandeln. Die nichtleitende Schicht isoliert die leitende Schicht gegenüber dem Fahrzeug.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zur Beheizung des Innenraums eines Elektrofahrzeugs.
HINTERGRUND
Herkömmliche Fahrzeuge können ein HVAC-System umfassen, das den Fahrzeuginnenraum durch Umwälzung der Motorwärme mit Hilfe von Gebläsen beheizt. Elektrifizierte Fahrzeuge, umfassend Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, umfassen alternative Heizverfahren zu herkömmlichen HVAC-Systemen, die heute zur Verfügung gestellt werden. Solche elektrifizierten Fahrzeuge können beispielsweise eine elektrische Heizung umfassen, die Wärme erzeugt, sowie Gebläse, um die Wärme im Fahrzeuginnenraum zu verteilen.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform wird ein Heizsystem mit einem Heizgewebe und einer Steuerung zur Verfügung gestellt. Die Anordnung des Heizgewebes ist mit einer Vielzahl von elektrischen Sammelschienen, einer leitenden Schicht und einer nicht leitenden Schicht zur Verfügung gestellt. Die Vielzahl elektrischer Sammelschienen wird an einem Fahrzeugrahmen befestigt. Des Weiteren sind die elektrischen Sammelschienen mit einer Stromquelle verbunden. Die leitende Schicht weist eine Vielzahl ungleichmäßiger leitender Fasern auf, die in einem Bindemittel verteilt sind. Die leitfähigen Fasern erstrecken sich zwischen wenigstens zwei der Vielzahl von elektrischen Sammelschienen und stehen mit diesen in elektrischer Verbindung. Die nicht leitende Schicht isoliert die leitende Schicht vom Fahrzeugrahmen. Die Steuerung ist so programmiert, dass sie als Reaktion auf eine Anforderung, eine Zone aus einer Vielzahl von Fahrzeugzonen eines Fahrzeuginnenraums zu beheizen, ein Paar der elektrischen Sammelschienen aus der Vielzahl von elektrischen Sammelschienen entsprechend der angeforderten Zone betreibt.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Fahrzeugsitzanordnung mit einer ersten Sitzlehne zur Verfügung gestellt, die an einem Fahrzeugsitzrahmen eines Fahrzeuginnenraums angeordnet ist. Die erste Sitzlehne weist ein erstes Heizgewebe auf, das darin angeordnet ist. Das erste Heizgewebe ist mit einem ersten Paar von elektrischen Sammelschienen verbunden und steht mit diesen in elektrischer Verbindung. Des Weiteren umfasst die Fahrzeugsitzanordnung einen ersten Fahrzeughimmel, der am Sitzrahmen des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Fahrzeughimmel weist ein zweites Heizgewebe auf, das innerhalb des ersten Fahrzeughimmels angeordnet ist. Das zweite Heizgewebe ist mit einem zweiten Paar von elektrischen Sammelschienen verbunden und steht mit diesen in elektrischer Verbindung. Noch des Weiteren umfasst die Fahrzeugsitzanordnung eine Steuerung. Die Steuerung ist so programmiert, dass sie als Reaktion auf eine Anforderung, dem ersten Heizgewebe oder dem zweiten Heizgewebe elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, das zugehörige Paar elektrischer Sammelschienen des ersten und/oder zweiten Paares ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Beheizung von Fahrzeugen zur Verfügung gestellt. Ein erstes Signal wird von einem Insassen empfangen, um ein Fahrzeug zu starten. Als nächstes bestimmt das Verfahren, ob sich ein Insasse an einem ersten Ort innerhalb eines Fahrzeugs befindet, wobei der erste Ort in thermischer Verbindung mit einem ersten Satz von Heizgeweben steht, die in elektrischer Verbindung mit einem ersten Satz von elektrischen Sammelschienen stehen. Anschließend wird festgestellt, ob sich ein Insasse an einem zweiten Ort im Fahrzeug aufhält, wobei der zweite Ort in thermischer Verbindung mit einem zweiten Satz von Heizgeweben steht, die mit einem zweiten Satz von elektrischen Sammelschienen elektrisch verbunden sind. Des Weiteren ermöglicht das Verfahren die Operation eines ersten Satzes elektrischer Sammelschienen als Reaktion auf die Feststellung, dass sich ein Insasse an der ersten Stelle aufhält. Außerdem ermöglicht das Verfahren die Operation eines zweiten Satzes elektrischer Sammelschienen als Reaktion auf die Feststellung, dass ein Insasse den zweiten Ort besetzt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines elektrifizierten Fahrzeugs mit einem Heizsystem und veranschaulicht eine Heizzonenanordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen.
2 ist eine Draufsicht auf ein Heizgewebe des Heizsystems von 1.
3 ist eine Schnittansicht des Heizgewebes von 2 entlang der Schnittlinie II-II.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Beheizung eines Fahrzeugs gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann zu zeigen, wie er die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einsetzen kann.
In 1 ist ein Heizsystem 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt, das allgemein mit der Ziffer 100 bezeichnet ist. Das Heizsystem 100 ist in einem Fahrzeug 101, beispielsweise einem elektrifizierten Fahrzeug, dargestellt. Das Heizsystem 100 umfasst ein Gewebe 102, das Wärme innerhalb des Fahrzeugs 101 abstrahlt. Das Gewebe 102 ist in einer Innenfläche des Fahrzeugs angeordnet, beispielsweise in einem Sitz, einer Armlehne, einer Kopfstütze, einem Fahrzeughimmel, einer Konsole, einem Armaturenbrett, einem Lenkrad oder einer Türverkleidung. Das Heizsystem 100 umfasst eine Steuerung 103, die das Gewebe 102 aktiviert, um als Reaktion auf Benutzereingaben oder Sensoreingaben Wärme zu erzeugen. Das Fahrzeug 101 umfasst beispielsweise ein Klimaregelungssystem 105 mit Funktionen zur manuellen Auswahl einer Heizungseinstellung durch den Benutzer, beispielsweise einen Touchscreen, Tasten, Knöpfe usw., das als Reaktion auf Benutzereingaben einen Heizbefehl an die Steuerung 103 zur Verfügung stellt.
Das Heizsystem 100 kann einzelne Zonen innerhalb eines Fahrzeuginnenraums 106 des Fahrzeugs 101 beheizen. Der Fahrzeuginnenraum 106 kann in einen Fahrerbereich 107, einen vorderen Fahrgastbereich 109, einen rechten hinteren Fahrgastbereich 111 und einen linken hinteren Fahrgastbereich 113 unterteilt sein. Das Gewebe 102 kann in eine oder mehrere Komponenten in jeder Zone integriert sein. Der Fahrerbereich 107, der vordere Fahrgastbereich 109, der rechte hintere Fahrgastbereich 111 und der linke hintere Fahrgastbereich 113 umfassen jeweils eine Vielzahl von elektrischen Stromschienen, die mit dem Gewebe 102 verbunden sind. Die Steuerung 103 kann in elektrischer Verbindung mit einer Vielzahl von elektrischen Sammelschienen 138 innerhalb des Fahrzeugs 101 stehen. Die Steuerung 103 steuert selektiv die Vielzahl der elektrischen Sammelschienen 138. Die Steuerung 103 kann die Vielzahl elektrischer Sammelschienen 138 durch Betätigung eines Schalters 140 steuern. Die Vielzahl elektrischer Sammelschienen 138 kann selektiv mit einer Fahrzeugbatterie 141 verbunden werden.
Die Steuerung 103 kann so programmiert sein, dass sie einige der Vielzahl von elektrischen Sammelschienen 138 einer ersten Zone und andere elektrische Sammelschienen 138 einer zweiten Zone zuordnet. Zum Beispiel kann der erste Bereich der Fahrerbereich 107 und der zweite Bereich ein Fahrgastbereich sein. In Ausführungsformen, die einen Fahrerbereich 107 aufweisen, kann der Fahrerbereich 107 eine Fahrzeugsitz-Rückenlehne 115, einen Fahrzeughimmel 123, einen Fahrzeugsitzboden 131, ein Lenkrad, eine Konsole, eine Fahrerinnentür oder ein fahrerseitiges Armaturenbrett umfassen. Einige Ausführungsformen können wenigstens einen Fahrgastbereich umfassen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 101 einen vorderen Fahrgastbereich 109, einen rechten hinteren Fahrgastbereich 111 und einen linken hinteren Fahrgastbereich 113 aufweisen. Der vordere Fahrgastbereich 109 kann einen vorderen Fahrzeugsitz 117, einen vorderen Fahrzeughimmel 125, einen vorderen Fahrzeugsitzboden 133, eine Konsole, eine Beifahrertür oder ein Armaturenbrett auf der Beifahrerseite umfassen. Der hintere Fahrgastbereich kann eine rechte hintere Fahrgastsitzlehne 119, einen rechten hinteren Fahrzeughimmel 127, einen rechten hinteren Fahrgastsitzboden 135, eine linke hintere Fahrgastsitzlehne 121, einen linken hinteren Fahrgastsitzhimmel 129, einen linken hinteren Fahrgastsitzboden 137, eine Konsole, eine linke hintere Fahrgasttür oder einen rechten hinteren Fahrgasttürinnenraum umfassen.
Die Steuerung 103 kann des Weiteren so programmiert werden, dass sie einige der elektrischen Sammelschienen 138 Gruppen zuordnet. Zum Beispiel kann die Steuerung 103 alle elektrischen Sammelschienen, die mit der Beheizung einer der Vielzahl von Zonen verbunden sind, einer beheizten Sitzgruppe zuordnen. Dadurch kann der Benutzer zwischen einer Gruppe, die aus Sitzlehnen besteht, und einer zweiten Gruppe, die aus Fahrzeughimmeln besteht, wählen. Der Benutzer kann mit Hilfe des Klimaregelungssystems 105 zwischen den Gruppen wählen. Die Steuerung 103 kann des Weiteren so konfiguriert sein, dass sie eine Eingabe vom Klimaregelungssystem 105 akzeptiert. Die Steuerung 103 kann eine einzelne Zone oder mehrere Zonen des Fahrzeugs 101 steuern. Zum Beispiel kann die Steuerung 103 selektiv nur die elektrischen Sammelschienen 138 in einem Fahrerbereich 107 steuern.
Die Steuerung 103 kann selektiv elektrische Sammelschienen 138 in einer einzelnen Zone des Fahrzeugs 101 sperren. Zum Beispiel kann die Steuerung 103 selektiv nur die elektrischen Sammelschienen 138 im Fahrerbereich 107 sperren. Die Steuerung 103 ist so programmiert, dass sie als Reaktion auf einen Heizbefehl eine der Zonen entweder sperrt oder betreibt. Die Steuerung 103 kann die Beheizung einer Zone sperren, wenn sich keine Insassen in der Zone befinden. Die Steuerung 103 kann verschiedene Zonen mit unterschiedlichen elektrischen Parametern betreiben. Beispielsweise kann die Steuerung 103 den Strom, der dem Gewebe 102 in einem Fahrerbereich 107 zugeführt wird, auf 8 Ampere und den Strom für ein Gewebe 102 in einem Fahrgastbereich auf 22 Ampere begrenzen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 103 die Stromzufuhr zu einem der Gewebe 102 auf analoge Weise begrenzen, so dass ein Strombereich zur Verfügung gestellt wird. Der Strombereich kann zwischen 8 Ampere und 22 Ampere liegen. Verschiedene Zonen können von einem der Insassen des Fahrzeugs 101 mit unterschiedlichen Parametern zum Betrieb aufgefordert werden. Der Heizungsbefehl kann dem Steuergerät 103 vom Klimaregelungssystem 105 zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren kann die Steuerung 103 den Befehl von einem ferngesteuerten Gerät empfangen, beispielsweise von einem Mobiltelefon oder einem Remote-Server des Fahrzeugherstellers. Jeder der Fahrerbereiche 107, der vordere Fahrgastbereich 109, der rechte hintere Fahrgastbereich 111 und der linke hintere Fahrgastbereich 113 umfassen des Weiteren einen Sitzsensor 139, der anzeigt, ob sich ein Insasse in dem Bereich befindet. Der Sitzsensor 139 kann zum Beispiel ein Drucksensor, ein Näherungssensor oder ein Positionssensor sein. Die Steuerung 103 steht mit jedem Sitzsensor 139 in Verbindung. Die Steuerung 103 kann die Operation der elektrischen Sammelschienen 138 in einer Zone sperren, wenn eine Eingabe anzeigt, dass sich kein Insasse in dieser Zone befindet.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das heizende Gewebe 102 eine leitende Schicht 203, eine nicht leitende Schicht 205 und eine Vielzahl von elektrischen Sammelschienen 138. Die leitfähige Schicht 203 kann elektrische Energie in Wärmestrahlung umwandeln. Um die Energieumwandlung zu erleichtern, kann die leitfähige Schicht 203 leitfähige Fasern enthalten. Die leitfähige Schicht 203 ist mit einer Vielzahl von leitfähigen Fasern 209 eingebettet. Die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 kann einen leitfähigen Abschnitt und einen nicht leitfähigen Abschnitt aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der nicht leitende Abschnitt wenigstens teilweise innerhalb des leitenden Abschnitts angeordnet sein. Der nichtleitende Abschnitt kann als Basis für die Beschichtung mit einer leitenden Chemikalie dienen. Die leitfähige chemische Beschichtung kann als leitfähiger Abschnitt dienen. Der leitende Abschnitt kann aus einem leitenden Element bestehen. So kann der leitende Abschnitt aus einem Metall bestehen. Des Weiteren kann der leitende Abschnitt aus einer Vielzahl von Chemikalien zusammengesetzt sein. In solchen Ausführungsformen kann wenigstens eine der Vielzahl von Chemikalien ein Metall sein. In einigen Ausführungsformen ist ein Abschnitt des leitenden Teils ein Metall, beispielsweise Nickel. Nickel kann mit anderen Chemikalien kombiniert werden, um als leitfähiger Abschnitt zu dienen. Die Chemikalie, die zusätzlich zu Nickel verwendet wird, kann allgemein nicht leitend sein. Zum Beispiel kann Kohlenstoff zusammen mit Nickel als nickelbeschichtete Kohlenstoffverbindung verwendet werden, um als leitfähige Faser zu dienen.
Bei Verbindungen, die eine Vielzahl von Chemikalien innerhalb der leitfähigen Schicht 203 aufweisen, kann die elektrische Leitfähigkeit oder die thermische Leitfähigkeit der leitfähigen Fasern 209 variieren. Die leitfähige Varianz kann eine Funktion der Konzentration innerhalb des Materials sein. Die Konzentration kann durch die Menge des leitfähigen Materials in der leitfähigen Schicht 203 im Vergleich zur Menge des gesamten Materials in der leitfähigen Schicht 203 definiert werden. Die Menge des Materials kann in Gewicht, Masse, Volumen oder anderen Größeneinheiten gemessen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Konzentration als die Menge an leitfähigem Material auf der Oberfläche eines Bereichs im Vergleich zur Menge des gesamten Materials auf der Oberfläche eines Bereichs definiert werden. In einigen Ausführungsformen des Gewebes kann die Konzentration wenigstens 90% betragen. Zum Beispiel kann die leitfähige Schicht 203 zu 90% aus nickelbeschichtetem Kohlenstoff bestehen.
Die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 besteht aus Nickel. Alternativ kann die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 aus nickelbeschichtetem Kohlenstoff bestehen. Des Weiteren kann die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 aus anderen Legierungen bestehen. Die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 ist ungleichmäßig. So ist die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 unterschiedlich lang. In einigen Ausführungsformen hat die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 unterschiedliche Dicken. Zum Beispiel können einige der leitenden Fasern 0,5mm lang sein, während andere 0,7mm lang sind. Die Länge der leitenden Fasern kann zwischen 0,1 mm und 100mm liegen. Die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 hat unterschiedliche Ausrichtungen. Die Konzentration der Vielzahl von leitfähigen Fasern 209 kann wenigstens 90% innerhalb des Heizgewebes 102 betragen.
Zusätzlich zu den leitfähigen Fasern 209 umfasst die leitfähige Schicht 203 des Weiteren ein Bindemittel 211. Das Bindemittel 211 kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. In einer Ausführungsform besteht das Bindemittel 211 aus einem Urethan oder einem Urethanderivat. Das Bindemittel 211 wird verwendet, um die Vielzahl der leitfähigen Fasern 209 zu binden. Das Bindemittel 211 kann die Leitfähigkeit von Wärmestrahlung und/oder elektrischem Strom verhindern. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Bindemittel 211 thermisch leitfähig. Des Weiteren ist das Bindemittel 211 elektrisch beständig. Die nichtleitende Schicht 205 isoliert ein Fahrzeug sowohl gegen elektrischen Strom als auch gegen Wärmestrahlung, die durch die leitende Schicht 203 fließt. Die nichtleitende Schicht 205 befindet sich zwischen der leitenden Schicht 203 und einem Fahrzeug. Des Weiteren kann das Bindemittel 211 verwendet werden, um die leitfähige Schicht 203 zu formen. Als solches kann das Bindemittel 211 flexibel sein. Das Bindemittel 211 kann eine erste Materialphase aufweisen, in der es flexibel ist, und eine zweite Materialphase, in der es immer noch flexibel, aber elastischer als die erste ist. Die erste Stoffphase kann das Bindemittel 211 bei einer ersten Bindemitteltemperatur und die zweite Stoffphase bei einer zweiten Bindemitteltemperatur durchlaufen, wobei die erste Bindemitteltemperatur höher ist als die zweite Bindemitteltemperatur. Die zweite Bindemitteltemperatur kann im Allgemeinen 22° Celsius (72° Fahrenheit) betragen. In einigen Ausführungsformen ist das Bindemittel 211 zwar stromfest, aber wärmeleitend.
Bindemittel mit diesen Parametern können nützlich sein, um ein gewisses Maß an elektrischer Isolation aufrechtzuerhalten und gleichzeitig keine Energie für die Wärmestrahlung zu verschwenden, indem sie ein effizientes Energieverhältnis zur Verfügung stellen, wenn ein Benutzer dies wünscht. Bei der Herstellung der leitfähigen Schicht 203 des Heizgewebes 102 können die leitfähigen Fasern mit dem Bindemittel 211 kombiniert werden. Die Kombination kann durch Mischen der leitfähigen Fasern und des Bindemittels 211 erfolgen. In der Mischung der leitfähigen Fasern und des Bindemittels 211 können die leitfähigen Fasern ungleichmäßig sein. In einigen Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 203 als Folie ausgebildet sein. Die Dicke der Mischung kann etwa zwischen 0,5mm und 1mm betragen. Die Kombination aus dem Bindemittel 211 und den leitfähigen Fasern kann an und um verschiedene Krümmungen und Ecken angebracht werden. Die leitfähige Schicht 203 kann mit einer Klebesubstanz am Fahrzeug 101 befestigt werden. Des Weiteren kann die leitfähige Schicht 203 aufgrund der Dicke des Gemischs zugeschnitten werden, um sie an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 101 anzubringen. Die Folienmischung kann dann mit einer Klebstoffschicht versehen werden, die auf eine gewünschte Oberfläche aufgetragen wird. Andere Ausführungsformen der leitfähigen Schicht 203 können als Flüssigkeit oder Teilflüssigkeit ausgebildet sein. Als solche kann das Flüssigkeitsgemisch über einen Flüssigkeitsapplikator auf eine nicht leitende Oberfläche aufgebracht werden. Beispielsweise kann das Flüssigkeitsgemisch auf eine gewünschte Oberfläche gesprüht werden. Andere Verfahren zur Installation des leitfähigen Fasermaterials umfassen thermoplastische Klebefolien und -vliese, duroplastische Flammlaminierung und Faserintegration.
Das Gewebe 102 kann eine nichtleitende Schicht 205 umfassen. Die nichtleitende Schicht 205 kann eine elektrische Verbindung verhindern. Als solche kann die nichtleitende Schicht 205 als elektrischer Isolator zwischen dem Gewebe 102 und dem Fahrzeug 101 dienen. Des Weiteren kann die nicht leitende Schicht 205 als elektrischer Isolator zwischen dem Gewebe 102 und dem Insassen dienen. Des Weiteren kann die nichtleitende Schicht 205 eine Wärmestrahlungsbeständigkeit aufweisen. In Ausführungsformen, in denen sich eine nichtleitende Schicht 205 zwischen dem Fahrzeugrahmen und der leitenden Schicht 203 befindet, kann die nichtleitende Schicht 205 dazu dienen, die Wärmestrahlung auf einen Insassen und nicht auf das Fahrzeug 101 zu lenken.
Die Vielzahl von elektrischen Sammelschienen 138 wird verwendet, um der Vielzahl von leitenden Fasern 209 über die leitende Schicht 203 elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. In einigen Ausführungsformen kann eine der elektrischen Sammelschienen 138 eine positive Sammelschiene sein. Zusätzlich kann eine andere der elektrischen Sammelschienen 138 eine negative Sammelschiene sein. In solchen Ausführungsformen kann die leitende Schicht 203 elektrischen Gleichstrom verwenden, um elektrische Energie in Wärmestrahlung umzuwandeln. Alternativ können andere Ausführungsformen ein Paar elektrischer Sammelschienen 138 aus der Vielzahl elektrischer Sammelschienen 138 verwenden, um als alternative elektrische Stromquelle zusammenzuarbeiten. In solchen Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 203 elektrischen Wechselstrom von einem Fahrzeuggenerator verwenden, um elektrische Energie in Wärmestrahlung umzuwandeln. Die Vielzahl leitfähiger Fasern 209 wandelt elektrische Energie von der Vielzahl elektrischer Sammelschienen 138 in Wärmestrahlung um, die von der Vielzahl leitfähiger Fasern 209 zu einem Insassen gelangt. Die Vielzahl der elektrischen Sammelschienen 138 sind so angeordnet, dass sie einen allgemein gleichmäßigen Stromfluss durch die leitende Schicht 203 ermöglichen. Wie dargestellt, sind die Vielzahl elektrischer Sammelschienen 138 zusammenwirkende elektrische Gleichstrompole. Alternativ kann die Vielzahl der elektrischen Sammelschienen 138 zusammenwirkende elektrische Wechselstrompole sein.
Die leitfähige Schicht 203 des heizenden Gewebes 102 kann in der Lage sein, einen elektrischen Parameter mit einem vorbestimmten Schwellenwert aufzunehmen, um eine Temperatur mit einer vorbestimmten Rate zu erhöhen. Beispiele für elektrische Parameter, die die Temperatur der leitfähigen Schicht 203 beeinflussen können, sind elektrischer Strom, elektrische Spannung, elektrische Phase, elektrische Frequenz und elektrische Leistung. In einer Ausführungsform kann die leitfähige Schicht 203 einen vorgegebenen elektrischen Strom von 8 Ampere aufnehmen. In einer Ausführungsform, die 8 Ampere aufnehmen kann, kann die leitfähige Schicht 203 in der Lage sein, ihre Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 49° Celsius (88° Fahrenheit) pro Minute zu erhöhen. In anderen Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 203 in der Lage sein, einen vorgegebenen elektrischen Strom von 22 Ampere aufzunehmen. In einer Ausführungsform, die 22 Ampere aufnehmen kann, kann die Temperatur der leitfähigen Schicht 203 mit einer Geschwindigkeit von 72° Celsius (130° Fahrenheit) ansteigen. Um sicherzustellen, dass der Temperaturanstieg der leitfähigen Schicht 203 nicht hinter der gewünschten Temperaturanstiegsrate zurückbleibt oder diese übersteigt, kann die Konzentration der leitfähigen Fasern für unterschiedliche elektrische Parameter angepasst werden.
3 veranschaulicht die Variation des Musters und der Tiefe der Vielzahl von leitenden Fasern 209 innerhalb der leitenden Schicht 203 des Heizgewebes 102. Das heizende Gewebe 102 kann eine zweite nichtleitende Schicht aufweisen. Die zweite nichtleitende Schicht kann elektrisch verhindernd und dennoch wärmeleitend sein.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Verfahren zum Beheizen des Fahrzeugs 101 in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt und allgemein mit der Ziffer 400 bezeichnet. Das Verfahren 400 wird unter Verwendung von Softwarecode implementiert, der gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen in der Steuerung 103 enthalten ist. Während das Verfahren anhand von Flussdiagrammen beschrieben wird, die mit einer Reihe von aufeinander folgenden Schritten dargestellt sind, können in einer oder mehreren anderen Ausführungsformen ein oder mehrere Schritte weggelassen und/oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. In anderen Ausführungsformen wird der Softwarecode auf mehrere Steuerungen verteilt, beispielsweise auf die Steuerung 103 und eine oder mehrere Fahrzeugsteuerungen (nicht dargestellt).
Obwohl die Steuerung 103 als einzelne Steuerung dargestellt ist, kann sie mehrere Steuerungen enthalten oder als Softwarecode in einer oder mehreren anderen Steuerungen verkörpert sein. Die Steuerung 103 umfasst im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (beispielsweise FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, die miteinander zusammenwirken, um eine Reihe von Operationen durchzuführen. Diese Hardware und/oder Software kann in Anordnungen zusammengefasst werden, um bestimmte Funktionen auszuführen. Eine oder mehrere der hier beschriebenen Steuerungen oder Geräte umfassen computerausführbare Anweisungen, die aus Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden können, die mit einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder Technologien erstellt wurden. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (beispielsweise ein Mikroprozessor) Anweisungen, beispielsweise aus einem Speicher, einem computerlesbaren Medium oder dergleichen, und führt die Anweisungen aus. Eine Verarbeitungseinheit umfasst ein nicht-transitorisches, computerlesbares Speichermedium, das in der Lage ist, Anweisungen eines Softwareprogramms auszuführen. Bei dem computerlesbaren Speichermedium kann es sich um ein elektronisches Speichergerät, ein magnetisches Speichergerät, ein optisches Speichergerät, ein elektromagnetisches Speichergerät, ein Halbleiterspeichergerät oder eine beliebige Kombination davon handeln, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Steuerung 103 umfasst auch vorbestimmte Daten oder „Nachschlagetabellen“, die gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen im Speicher abgelegt sind.
In Schritt 403 wird das Fahrzeug 101 zum Starten aufgefordert. Der Schritt 403 des Fahrzeugstarts kann mit einem Schlüssel oder aus der Ferne eingeleitet werden. Der Algorithmus 401 für die Fahrzeugheizung geht dann zu einem Schritt 405 über, in dem die Steuerung 103 Daten sammelt, die auf eine Benutzeranforderung zum Heizen einer Zone hinweisen. Als Nächstes geht der Fahrzeugheizungsalgorithmus 401 zu einem Schritt 407 zur Bestimmung der Insassen über, in dem die Steuerung 103 den Sitzsensor 139 abfragt, um die Anzahl der sitzenden Insassen zu bestimmen. Im Schritt 409 zur Bestimmung der ausgewählten Zone bestimmt die Steuerung 103 die zu beheizenden Zonen innerhalb des Fahrzeugs auf der Grundlage der Befehle und der sitzenden Insassen. Im Schritt 411 „Bestimmen der ausgewählten Gruppe“ bestimmt die Steuerung 103 die für die ausgewählten Zonen anzuwendende Operation-Gruppe. In dem Schritt 413, der die entsprechende elektrische Sammelschiene ermöglicht, steuert die Steuerung 103 die Vielzahl von elektrischen Sammelschienen 138 entsprechend dem Schritt 409, in dem die ausgewählte Zone bestimmt wird, und dem Schritt 411, in dem die ausgewählte Gruppe bestimmt wird, wie oben beschrieben. Zuletzt, in Schritt 415, geht der Fahrzeugheizungsalgorithmus 401 zurück zum Empfang der Insassenanforderung 405, um den Status der Anforderung innerhalb des Fahrzeugs 101 kontinuierlich zu überwachen.
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Wörter eher beschreibend als einschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Heizsystem, umfassend: eine Vielzahl von elektrischen Sammelschienen zur Verbindung mit einer Batterie innerhalb eines Fahrzeugs, um elektrische Energie zu erhalten; ein erstes Heizgewebe, umfassend: eine leitende Schicht, die eine Vielzahl von ungleichförmigen leitenden Fasern umfasst, die in einem Bindemittel verteilt sind und in elektrischer Verbindung mit wenigstens zwei der Vielzahl von elektrischen Sammelschienen stehen, wobei die Vielzahl von ungleichförmigen leitenden Fasern angepasst ist, um elektrische Leistung in Wärmestrahlung umzuwandeln; und eine nichtleitende Schicht, die die leitende Schicht von dem Fahrzeug isoliert.
Heizsystem nach Anspruch 1, das des Weiteren ein zweites Heizgewebe umfasst, so dass das erste Heizgewebe und das zweite Heizgewebe eine Vielzahl von Heizgeweben definieren und wenigstens ein Heizgewebe der Vielzahl von Heizgeweben innerhalb einer Fahrzeugzone einer Vielzahl von Fahrzeugzonen angeordnet ist, wobei das Heizsystem des Weiteren umfasst: eine Steuerung, die programmiert ist zum: Empfangen einer Eingabe, die eine Anforderung zum Heizen der einen Fahrzeugzone anzeigt, und Verbinden eines Paares der Vielzahl von elektrischen Sammelschienen, die der einen Fahrzeugzone entsprechen, mit der Batterie.
Heizsystem nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl der Fahrzeugzonen einen Fahrerbereich, einen vorderen Fahrgastbereich, einen rechten hinteren Fahrgastbereich und einen linken hinteren Fahrgastbereich umfasst.
Heizsystem nach Anspruch 3, wobei wenigstens eine der Fahrzeugzonen durch wenigstens einen Fahrzeughimmel und eine Sitzlehne des Fahrzeugsitzes definiert ist.
Heizsystem nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend eine Vielzahl von Sitzsensoren, um eine Eingabe zur Verfügung zu stellen, die die Anwesenheit von Insassen anzeigt, wobei wenigstens einer aus der Vielzahl von Sitzsensoren im Fahrerbereich, im vorderen Fahrgastbereich, im rechten hinteren Fahrgastbereich und im linken hinteren Fahrgastbereich angeordnet ist.
Heizsystem nach Anspruch 3, wobei die Steuerung des Weiteren so programmiert ist, dass sie den Betrieb eines Paars der Vielzahl elektrischer Sammelschienen sperrt, wenn ein Sitzsensor aus einer Vielzahl von Sitzsensoren anzeigt, dass der entsprechende Fahrzeugbereich frei ist.
Heizsystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Steuerung, die konfiguriert ist zum: Empfangen eines Fernbefehls zum Heizen einer ersten Fahrzeugzone; Betreiben eines Paares der elektrischen Sammelschienen der Vielzahl von elektrischen Sammelschienen, die dem ersten Fahrzeugbereich entsprechen, wobei der erste Fahrzeugbereich wenigstens einen Fahrerbereich, einen vorderen Fahrgastbereich, einen rechten hinteren Fahrgastbereich und einen linken hinteren Fahrgastbereich umfasst.
Heizsystem nach Anspruch 1, wobei die leitfähigen Fasern aus nickelbeschichtetem Kohlenstoff bestehen.
Heizsystem nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht aus wenigstens einer Konzentration von 90% nickelbeschichtetem Kohlenstoff besteht.
Heizsystem nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht als Folie ausgebildet ist, um mittels einer Klebesubstanz an einem Fahrzeuginnenraum befestigt zu werden.
Heizsystem nach Anspruch 1, wobei das Heizgewebe in wenigstens einem Fahrzeugsitz, einem Fahrzeughimmel oder einer Fahrzeugkonsole angeordnet ist.
Fahrzeugsitzanordnung, umfassend: eine erste Sitzlehne, die auf einem Fahrzeugsitzrahmen eines Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, wobei die erste Sitzlehne ein erstes Heizgewebe aufweist, das innerhalb der ersten Sitzlehne angeordnet ist, wobei das erste Heizgewebe eine leitfähige Schicht mit einer Vielzahl von ungleichmäßigen leitfähigen Fasern aufweist, wobei das erste Heizgewebe mit einem ersten Paar von elektrischen Sammelschienen verbunden ist und mit diesen in elektrischer Verbindung steht; und einen ersten Fahrzeughimmel, der auf dem Fahrzeugsitzrahmen angeordnet ist, wobei der Fahrzeughimmel ein zweites Heizgewebe aufweist, das innerhalb des ersten Fahrzeughimmels angeordnet ist, wobei das zweite Heizgewebe mit einem zweiten Paar elektrischer Sammelschienen verbunden ist und mit diesen in elektrischer Verbindung steht; und eine Steuerung, die so programmiert ist, dass sie als Reaktion auf eine Anforderung, dem ersten Heizgewebe oder dem zweiten Heizgewebe elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, ermöglicht, dass entweder das erste Paar elektrischer Sammelschienen oder das zweite Paar elektrischer Sammelschienen der Anforderung entspricht.
Fahrzeugsitzanordnung nach Anspruch 12, wobei die erste Sitzlehne und der erste Fahrzeughimmel einen Fahrerbereich definieren, und wobei die Sitzanordnung des Weiteren einen Fahrgastbereich aufweist, der eine zweite Sitzlehne, in der ein drittes Heizgewebe mit einem dritten Paar elektrischer Sammelschienen verbunden ist und mit diesem in elektrischer Verbindung steht, und einen zweiten Fahrzeughimmel aufweist, in dem ein viertes Heizgewebe mit einem vierten Paar elektrischer Sammelschienen verbunden ist und mit diesem in elektrischer Verbindung steht.
Fahrzeugsitzanordnung nach Anspruch 13, des Weiteren umfassend eine Steuerung, die so programmiert ist, dass sie als Reaktion auf den Empfang einer zweiten Anforderung, dem dritten Heizgewebe oder dem vierten Heizgewebe elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, ermöglicht, dass entweder das dritte Paar elektrischer Sammelschienen oder das vierte Paar elektrischer Sammelschienen der Anforderung entspricht.
Fahrzeugsitzanordnung nach Anspruch 14, wobei die Steuerung des Weiteren so programmiert ist, dass sie wenigstens eine der ersten Sitzlehne, der zweiten Sitzlehne, des ersten Fahrzeughimmels und des zweiten Fahrzeughimmels einer Gruppe zuordnet.
Fahrzeugsitzanordnung nach Anspruch 15, wobei eine der ersten Sitzlehne und der zweiten Sitzlehne die Gruppe definieren.
Fahrzeugsitzanordnung nach Anspruch 15, wobei entweder der erste Fahrzeughimmel oder der zweite Fahrzeughimmel die Gruppe definiert.
Verfahren zum Beheizen von Fahrzeugen, umfassend: Bereitstellen eines ersten Satzes von Heizgeweben mit ungleichmäßig leitenden Fasern in elektrischer Verbindung mit einem ersten Satz von elektrischen Sammelschienen in einer ersten Fahrzeugzone und eines zweiten Satzes von Heizgeweben mit ungleichmäßig leitenden Fasern in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Satz von elektrischen Sammelschienen in einer zweiten Fahrzeugzone; Empfangen einer Eingabe, die die Anwesenheit von Insassen in der ersten Fahrzeugzone und/oder der zweiten Fahrzeugzone anzeigt; Ermöglichen einer ersten Operation des ersten Satzes elektrischer Sammelschienen in Reaktion auf die Anwesenheit von Insassen in der ersten Zone; und Ermöglichen einer zweiten Operation des zweiten Satzes von elektrischen Sammelschienen als Reaktion auf die Anwesenheit von Insassen in der zweiten Zone.
Verfahren zum Beheizen von Fahrzeugen nach Anspruch 18, des Weiteren umfassend das Sperren der zweiten Operation des zweiten Satzes elektrischer Sammelschienen als Reaktion auf eine Eingabe, die anzeigt, dass sich kein Insasse in der zweiten Zone befindet.
Verfahren zum Heizen von Fahrzeugen nach Anspruch 18, des Weiteren umfassend: Empfangen einer Eingabe, die einen Heizbefehl zum Heizen der ersten Zone oder der zweiten Zone von einer entfernten Quelle anzeigt; und Ermöglichen der ersten Operation oder der zweiten Operation in Reaktion auf den Heizbefehl.