DE102022122142B4 - Verfahren zur Heizungssteuerung einer Heizschleife eines Lenkrades, zugehörige Anordnung und Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Heizungssteuerung einer Heizschleife eines Lenkrades, zugehörige Anordnung und Verwendung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein eine Heizschleife (6) und einen Temperatursensor (7), der mit der Heizschleife (6) thermisch gekoppelt ist, aufweisendes Lenkrad (10); und aufweisend eine Heizelektronik (2), die ausgebildet ist, die Heizschleife (6) in einer Heizphase mit einem Heizstrom (IH) zu beaufschlagen und die ferner ausgebildet ist, während einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Sensierphase die Heizschleife (6) gegenüber wenigstens einem der den Heizstrom (IH) bewirkenden, elektrischen Heizpotenziale (VBAT, GND) zu isolieren; wobei die Heizelektronik (2) ferner ausgebildet ist, die Heizschleife (6) während der Sensierphase mit einem Messstrom (IMESS) zu beaufschlagen und anhand einer Messstromstärke und/oder anhand eines aus dem Messstrom (IMESS) resultierenden Spannungsabfalls (UMESS) über die Messschleife eine erste Temperatur der Heizschleife (6) in der Sensierphase zu ermitteln; wobei die Heizelektronik (2) ferner ausgebildet ist, eine zweite Temperatur mittels des Temperatursensors (7) zu messen; wobei die Heizelektronik (2) ferner ausgebildet ist, den Heizbetrieb zumindest für eine vorgegebene Dauer zu unterbrechen, falls eine vorgegebene Abweichung zwischen erster Temperatur und zweiter Temperatur überschritten ist oder falls mindestens eine Temperatur aus erster Temperatur und zweiter Temperatur eine jeweils vorgegebene Temperatur überschritten hat; Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Verfahren und eine Verwendung des Verfahrens in einem Kraftfahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heizungssteuerung einer Heizschleife eines Lenkrads. Eine unzuverlässige Temperaturregelung beim Heizbetrieb in Lenkrädern ist aus sicherheitstechnischen Überlegungen sehr bedenklich, insbesondere beim Wechsel aus einem autonomen oder automatisierten Fahrbetrieb zurück in einen Selbstfahrbetrieb, wenn beispielsweise der Fahrer durch eine überhöhte Temperatur der Heizschleife und damit der Grifffläche überrascht wird, was in reflexartigem Fehlverhalten enden kann. Daher ist eine zuverlässige Temperaturerkennung aber auch eine sichere Unterbrechung des Heizbetriebs im Störfall erforderlich.
  • Eine gattungsgemäße Heizeinrichtung für Kraftfahrzeuge und Verfahren sind aus der DE 10 2016 215 549 A1 , der US 6 172 342 B1 und der DE 10 2018 218 877 A1 bekannt.
  • Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung, bei der eine Anordnung aus einem eine Heizschleife aufweisenden Lenkrad und eine Heizelektronik bereitgestellt wird, die eine genauere Temperaturbestimmung ermöglicht und bei der insbesondere ein nicht intendiertes Überhitzen der Heizschleife bzw. der zugehörigen Grifffläche des Lenkrads zuverlässig verhindert wird. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein gleichermaßen vorteilhaftes Verfahren zur Heizungssteuerung einer Heizschleife eines Lenkrads sowie eine zugehörige Verwendung sind jeweils Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Kraftfahrzeug, welche unter anderem ein eine Heizschleife aufweisendes Lenkrad beinhaltet. Der Begriff Kraftfahrzeug soll dabei auch eine softwaregestützte Simulation eines Kraftfahrzeugs beinhalten, bei der das Lenkrad eine Eingabevorrichtung zur Bewirkung einer virtuellen Lenkbewegung eines simulierten Kraftfahrzeugs ausbildet. Im Allgemeinen handelt es sich bei dem Lenkrad um eine Komponente einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit dem der Kraftfahrzeugführer durch Drehen eine Richtungsänderung des reellen oder virtuellen Kraftfahrzeugs bewirkt, indem beispielsweise ein oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs ihre Lenkstellung ändern. Das Lenkrad weist beispielsweise eine Lenkradnabe auf, die zur lösbaren Befestigung an einer Lenkwelle des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Beispielsweise ist eine Schraubverbindung zwischen der Lenkwelle und der Lenkradnabe vorgesehen. Beispielsweise wird die Schraubverbindung durch einen Pralltopf abgedeckt. Beispielsweise ist ferner ein an der Lenkradnabe festgelegter Lenkradkranz vorgesehen, der dem Kraftfahrzeugführer als Grifffläche beim Lenken des Kraftfahrzeugs dient. Beispielsweise ist der Lenkradkranz ringförmig ausgebildet oder weist alternativ ein oder mehrere Ringsegmente auf. Der Lenkradkranz wird beispielsweise durch eine oder mehrere Lenkradspeichen an der Lenkradnabe festgelegt. Beispielsweise ist die Heizschleife in den Lenkradkranz des Lenkrads integriert. Beispielsweise ist die Heizschleife aus Kupfer, einer Kupfer-NickelLegierung, wie einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung oder einer Nickel-Chrom-Legierung ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich um eine mindestens 99,6 Gew.- % beinhaltende Nickellegierung. Beispielsweise ist die Heizschleife ausgebildet, sich mäandernd unter der Grifffläche entlang der Umfangsrichtung des Lenkrads zu erstrecken. Erfindungsgemäß weist das zur Anordnung gehörige Lenkrad ferner einen Temperatursensor auf, der mit der Heizschleife thermisch gekoppelt ist. Beispielsweise sind der Temperatursensor und die Heizschleife auf einem gemeinsamen, wärmeleitenden Substrat und/oder nächstbenachbart angeordnet.
  • Erfindungsgemäß weist die Anordnung ferner eine Heizelektronik auf, die ausgebildet ist, die Heizschleife in einer Heizphase mit einem Heizstrom zu beaufschlagen. Beispielsweise ist die Heizelektronik ausgebildet, den Heizstrom pulsweitenmoduliert bereitzustellen, wobei das Tastverhältnis beispielsweise die Heizleistung bestimmt.
  • Erfindungsgemäß ist die Heizelektronik ferner ausgebildet, während einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Sensierphase die Heizschleife gegenüber wenigstens einem der den Heizstrom bewirkenden, elektrischen Heizpotenziale, zu isolieren, so dass die Heizschleife in der Sensierphase nicht mit dem Heizstrom beaufschlagt wird. Ferner ist die Heizelektronik ausgebildet, in der Sensierphase die Heizschleife mit einem Messstrom zu beaufschlagen und anhand einer dem Messstrom zugeordneten Messstromstärke und/oder anhand eines aus dem Messstrom resultierenden Spannungsabfalls über die Messschleife eine erste Temperatur der Heizschleife in der besagten Sensierphase zu ermitteln und somit die erste Temperatur unmittelbar aus den elektrischen Eigenschaften, wie der Impedanz, insbesondere dem ohmschen Widerstand, der Heizschleife zu ermitteln.
  • Erfindungsgemäß ist die Heizelektronik ferner ausgebildet, eine zweite Temperatur mittels des Temperatursensors zu messen. Das Ermitteln der zweiten Temperatur ist nicht auf die Dauer der Sensierphase beschränkt und kann auch außerhalb der Sensierphase beispielsweise kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen erfolgen, die beispielsweise kleiner als die kleinste Periodizität des pulsweitenmodulierten Heizstroms sind. Das Ermitteln der zweiten Temperatur erfolgt beispielsweise über einen Mikrocontroller der Heizelektronik, der mit dem Temperatorsensor elektrisch leitend unmittelbar verbunden ist oder über eine Messbrücke angeschlossen ist.
  • Bevorzugt wird die vom Temperatursensor ermittelte zweite Temperatur zur Regelung der durch die Heizelektronik bereitgestellten Heizleistung, beispielsweise als Führungsgröße eines zugehörigen Regelkreises, verwendet.
  • Erfindungsgemäß ist die Heizelektronik ausgebildet, den Heizbetrieb zumindest für eine vorgegebene Dauer zu unterbrechen, falls mindestens einer der folgenden Fälle, als Störfälle bezeichnet, eingetreten ist: eine vorgegebene Abweichung zwischen erster Temperatur und zweiter Temperatur ist überschritten oder mindestens eine Temperatur, wie erste Temperatur und/oder zweite Temperatur, hat eine jeweils vorgegebene Temperatur überschritten. Beispielsweise ist die vorgegebene Dauer der Unterbrechung deutlich größer, d.h. mehrfach größer als die Dauer der vorhergehenden Heizphase, bevorzugt um ein Fünffaches oder mehr, oder es wird der Heizbetrieb bis zum erneuten Fahrzeugstart oder bis zur nächsten Wartung des Kraftfahrzeugs unterbrochen.
  • Bevorzugt erfolgt die Unterbrechung in allen der vorgenannten Störfälle. Beispielsweise ist die Detektion des Störfalls mit der Ausgabe einer Störfallinformation an eine übergeordnete Steuereinheit verbunden, mit der die Heizelektronik datenübermittelnd verbunden ist.
  • Durch die Mehrfachtemperaturmessung wird die Zuverlässigkeit der Temperaturbestimmung erhöht aber auch die Sicherheit beim autonomen Fahren, insbesondere beim Wechsel von autonomen Fahren zum Selbstfahren, verbessert. Bevorzugt ist die tolerierte Temperaturabweichung der ersten Temperatur gegenüber der jeweils vorgegebenen Temperatur größer als die der zweiten Temperatur.
  • Um anhand systematischer Messabweichungen eine Fehlfunktion eines der temperatursensierenden Elemente aus Temperatursensor und Heizschleife feststellen zu können, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung vorgesehen, dass der ohmsche Widerstand der Heizschleife und eine Messcharakteristik des Temperatursensors eine zueinander gegenläufige Temperaturabhängigkeit aufweisen.
  • Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Heizschleife ein Kaltleiter ist. Dies hat den Vorteil, dass der Heizstrom zumindest annähernd selbst begrenzend ist und die Gefahr einer Zerstörung der Heizschleife minimiert werden kann. Bevorzugter ist der Temperatursensor ein NTC-Thermistor, also ein Heißleiter. Bevorzugt weist die Heizschleife einen Temperatur-Koeffizient (1/°C) von 0,005 oder mehr, bevorzugter mindestens 0,006 auf. Bevorzugt weist die Heizschleife im Wesentlichen eine Linearität des spezifischen Widerstands im Bereich von -40 bis +70°C auf. Bevorzugt weist die Heizschleife eine mittlere elektrische Leitfähigkeit nach IACS von mindestens 20%, bevorzugter mindestens 21 %, wie 22% auf.
  • Um eine mechanische Beschädigung der Heizschleife ausschließen zu können, weist diese eine Zugfestigkeit vom mehr als 380 N/mm2 auf.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Heizelektronik mehrere Schaltelemente aufweist, die ausgebildet sind, getriggert, bevorzugt unabhängig voneinander getriggert, ihren Schaltzustand zu ändern, um den Heizbetrieb für die vorgegebene Dauer dadurch zu unterbrechen, dass die Heizschleife gegenüber den den Heizstrom bewirkenden, elektrischen Heizpotenzialen isoliert ist, bevorzugt allpolig isoliert ist, was eine Isolierung der Heizschleife gegenüber sämtlichen stromtragenden Komponenten meint und meist bevorzugt zu einer allpoligen und galvanischen Trennung führt. Durch die mehrfache Unterbrechung des Heizbetriebs wird ein Abschalten in den Störfällen auch bei Funktionsstörung der Schaltelemente sichergestellt ist. Als isoliert wird die Heizschleife angesehen, wenn das jeweilige Schaltelement hochohmig geschaltet ist. Eine galvanische Trennung kann beispielsweise durch Schaltrelais realisiert sein.
  • Bevorzugt ist das Schaltelement jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit vertikaler Gate-Struktur, bevorzugt ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit Trench-Gate-Struktur, um die Isolierung der Heizschleife gegenüber dem jeweiligen Heiz.
  • Bevorzugt ist die Heizelektronik ausgebildet, den Heizstrom pulsweitenmoduliert so zu erzeugen, dass die Sensierphase zwischen zwei unmittelbar aufeinander abfolgenden Einschaltzeiten des Heizstroms erfolgt.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Heizungssteuerung einer Heizschleife eines Lenkrades mit den folgenden Schritten. In einem Bereitstellungsschritt erfolgt ein Bereitstellen einer Anordnung auf, die ein Lenkrad mit einer Heizschleife und mit einem mit der Heizschleife thermisch gekoppelten Temperatursensor und eine Heizelektronik aufweist. Bezüglich der konstruktiven Ausgestaltungen des Lenkrads, seines Temperatursensors und seiner Heizschleife wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht das Durchführen einer Heizphase vor, bei der die Heizelektronik die Heizschleife mit einem Heizstrom beaufschlagt. Ferner ist das Durchführen einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Sensierphase vorgesehen, bei der die Heizschleife gegenüber wenigstens einem der den Heizstrom bewirkenden, elektrischen Heizpotenziale isoliert wird und die Heizschleife während dieser Sensierphase mit einem Messstrom beaufschlagt wird. In einem der Sensierphase nachfolgenden oder zeitgleichen Ermittlungsschritt erfolgt anhand einer Messstromstärke und/oder anhand eines aus dem Messstrom resultierenden Spannungsabfalls über die Messschleife ein Ermitteln einer ersten Temperatur der Heizschleife. Ferner erfolgt ein Ermitteln einer zweiten Temperatur mittels des Temperatursensors. Dieser Schritt des Ermittelns der zweiten Temperatur erfolgt beispielsweise aber nicht zwingend während des vorgenannten Ermittlungsschritt, beispielsweise erfolgt dieses Ermitteln während der Heizphase.
  • In einem beiden Ermittlungsschritten nachfolgenden Auswertschritt erfolgt ein Auswerten von erster und zweiter Temperatur. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Unterbrechen des Heizbetriebs zumindest für eine vorgegebene Dauer, falls mindestens einer der nachfolgenden Fälle, als Störfälle bezeichnet, eingetreten ist: falls eine vorgegebene Abweichung zwischen erster Temperatur und zweiter Temperatur überschritten ist oder falls mindestens eine Temperatur aus erster Temperatur und zweiter Temperatur eine vorgegebene Temperatur überschritten hat. Beispielsweise ist die vorgegebene Dauer der Unterbrechung deutlich größer, d.h. mehrfach größer als die Dauer der vorhergehenden Heizphase, bevorzugt um ein Fünffaches oder mehr, oder es wird der Heizbetrieb bis zum erneuten Fahrzeugstart oder bis zur nächsten Wartung des Kraftfahrzeugs unterbrochen.
  • Bevorzugt erfolgt die Unterbrechung in allen vorgenannten Störfällen. Beispielsweise ist die Detektion des Störfalls mit der Ausgabe einer Störfallinformation an eine übergeordnete Steuereinheit verbunden. Durch die Mehrfachtemperaturmessung wird die Zuverlässigkeit der Temperaturbestimmung erhöht. Bevorzugt ist die tolerierte Temperaturabweichung der ersten Temperatur gegenüber der jeweils vorgegebenen Temperatur größer als die der zweiten Temperatur.
  • Um anhand systematischer Messabweichungen eine Fehlfunktion eines der temperatursensierenden Elemente aus Temperatursensor und Heizschleife feststellen zu können, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der ohmsche Widerstand der Heizschleife und eine Messcharakteristik des Temperatursensors eine zueinander gegenläufige Temperaturabhängigkeit aufweisen.
  • Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Heizschleife ein Kaltleiter ist. Dies hat den Vorteil, dass der Heizstrom zumindest annähernd selbst begrenzend ist und die Gefahr einer Zerstörung der Heizschleife minimiert werden kann. Bevorzugter ist dabei der Temperatursensor ein NTC-Thermistor, also ein Heißleiter. Bevorzugt weist die Heizschleife einen Temperatur-Koeffizient (1/°C) von 0,005 oder mehr, bevorzugter mindestens 0,006 auf. Bevorzugt weist die Heizschleife im Wesentlichen eine Linearität des spezifischen Widerstands im Bereich von -40 bis +70°C auf. Bevorzugt weist die Heizschleife eine mittlere elektrische Leitfähigkeit nach IACS von mindestens 20%, bevorzugter mindestens 21 %, wie 22% auf.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Heizelektronik mehrere Schaltelemente aufweist, die ausgebildet sind, getriggert, bevorzugt unabhängig voneinander getriggert, ihren Schaltzustand zu ändern, um den Heizbetrieb für die vorgegebene Dauer dadurch zu unterbrechen, dass die die Heizschleife gegenüber den den Heizstrom bewirkenden elektrischen Heizpotenzialen isoliert ist, bevorzugt allpolig isoliert ist, was eine Isolierung der Heizschleife gegenüber sämtlichen stromtragenden Komponenten meint und meist bevorzugt allpolig und galvanisch getrennt ist, so dass eine Unterbrechung des Heizbetriebs in den Störfällen sichergestellt ist. Als isoliert wird die Heizschleife angesehen, wenn das jeweilige Schaltelement hochohmig geschaltet ist.
  • Bevorzugt ist das Schaltelement jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit vertikaler Gate-Struktur, bevorzugt ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit Trench-Gate-Struktur, um die Isolierung der Heizschleife gegenüber dem jeweiligen Heiz.
  • Bevorzugt ist Heizelektronik ausgebildet, den Heizstrom so pulsweitenmoduliert zu erzeugen, dass die Sensierphase zwischen zwei unmittelbar aufeinander abfolgenden Einschaltzeiten des Heizstroms erfolgt.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Verfahrens gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit autonomen Fahrbetrieb.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert. Die Figur ist dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Verschaltungsdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 1. Die erfindungsgemäße Anordnung 1 umfasst ein Lenkrad 10 sowie eine innerhalb oder außerhalb des Lenkrads 10 angeordnete Heizelektronik 2. Das lediglich schematisch und ausschnittsweise dargestellte Lenkrad 10 weist eine Heizschleife 6 auf, die in den Lenkradkranz des Lenkrads 10 integriert. Dabei handelt es sich um eine metallische Beschichtung aus einer mindestens 99,6 Gew.-% enthaltenden Nickellegierung die mäandernd auf einem Substrat 8 unter der Grifffläche des Lenkradkranzes sich entlang der Umfangsrichtung des Lenkrads 10 erstreckend aufgebracht ist. Ferner weist das zur Anordnung 1 gehörige Lenkrad 10 ferner einen Temperatursensor 7 auf, der mit der Heizschleife 6 thermisch gekoppelt ist und auf dem Substrat 8 aus einem wärmeleitenden Werkstoff aufgebracht ist. Die Heizschleife 6 ist ein Kaltleiter. Dies hat den Vorteil, dass der Heizstrom IH zumindest annähernd selbst begrenzend ist und die Gefahr einer Zerstörung der Heizschleife minimiert werden kann. Der Temperatursensor 7 hingegen ist ein NTC-Thermistor, also ein Heißleiter. Genauer weist die Heizschleife 6 einen Temperatur-Koeffizient (1/°C) von 0,006 auf und zeigt im Wesentlichen eine Linearität des spezifischen Widerstands im Bereich von -40 bis +70°C und eine mittlere elektrische Leitfähigkeit nach IACS von etwa 22%. Ferner weist die Anordnung 1 eine Heizelektronik 2 auf, die ausgebildet ist, die Heizschleife 6 in einer Heizphase mit einem Heizstrom IH zu beaufschlagen. Hier ist die Heizelektronik 2 mittels des zur Heizungselektronik gehörenden Mikrocontrollers 5 und der zughörigen Elektronik 9 zu dessen Betrieb ausgebildet, den Heizstrom IH pulsweitenmoduliert durch Ansteuerung wenigstens eines der Schaltelemente 3, 4 bereitzustellen, wobei das Tastverhältnis beispielsweise die Heizleistung bestimmt.
  • Dabei wird die mittels des Temperatursensors 7 und von der Heizelektronik 2, insbesondere deren Mikrocontroller 5 ermittelte zweite Temperatur zur Regelung der durch die Heizelektronik 2 bereitgestellten Heizleistung, beispielsweise als Führungsgröße eines zugehörigen Regelkreises, verwendet. Im Heizbetrieb wird über die geschlossenen Schaltelemente 3, 4 die Heizschleife 6 mit einem aus den elektrischen Heizpotenzialen VBAT und GND gespeisten Heizstrom IH beaufschlagt. Wobei das getriggerte Schalten der zur Heizelektronik 2 gehörenden Schaltelemente 3, 4 die Pulsweitenmodulation des Heizstroms IH bewirkt und jede Einschaltzeit des Heizstroms IH für eine Heizphase steht.
  • Darüber hinaus ist die Heizelektronik 2 ausgebildet, während einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden, insbesondere zwischen zwei zeitlich abfolgenden Einschaltzeiten des Heizstroms IH erfolgenden Sensierphase die Heizschleife 6 gegenüber einem der den Heizstrom IH bewirkenden, elektrischen Heizpotenziale, nämlich VBAT zu isolieren, so dass die Heizschleife 6 in der Sensierphase nicht mit dem Heizstrom IH beaufschlagt wird.
  • Ferner ist die Heizelektronik ausgebildet, in der Sensierphase die Heizschleife 6 mit einem Messstrom IMESS zu beaufschlagen und anhand einer dem Messstrom IMESS zugeordneten Messstromstärke A und anhand eines aus dem Messstrom IMESS resultierenden Spannungsabfalls V über die Messschleife einen temperaturabhängigen ohmschen Widerstand und daraus eine erste Temperatur der Heizschleife 6 in der besagten Sensierphase zu ermitteln und somit die erste Temperatur unmittelbar aus den elektrischen Eigenschaften der Heizschleife 6 zu ermitteln.
  • Ferner ist die Heizelektronik 2 ausgebildet, eine zweite Temperatur mittels des erwähnten Temperatursensors 7 zu messen. Das Ermitteln der zweiten Temperatur ist nicht auf die Dauer der Sensierphase beschränkt und kann auch außerhalb der Sensierphase, beispielsweise kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen erfolgen, die beispielsweise kleiner als die kleinste Periodizität des pulsweitenmodulierten Heizstroms IH sind. Das Ermitteln der zweiten Temperatur erfolgt über den zuvor erwähnten Mikrocontroller 5 der Heizelektronik 2, der mit dem Temperatorsensor 7 elektrisch leitend unmittelbar verbunden ist, wie gezeigt ist oder über eine Messbrücke.
  • Darüber hinaus ist die Heizelektronik ausgebildet, den Heizbetrieb zumindest für eine vorgegebene, mehrfach über die Dauer der Heizphase hinausgehende Dauer zu unterbrechen, falls einer der folgenden Störfälle eingetreten ist, die vorgegebene Abweichung zwischen erster Temperatur und zweiter Temperatur ist überschritten oder mindestens eine Temperatur, wie erste Temperatur und/oder zweite Temperatur, hat eine jeweils vorgegebene Temperatur überschritten.
  • Dabei ist die Detektion des Störfalls mit der Ausgabe einer Störfallinformation an eine übergeordnete Steuereinheit verbunden, mit der die Heizelektronik 2 datenübermittelnd über die Datenleitung DAT verbunden ist.
  • Wie zuvor erwähnt weist die Heizelektronik 2 mehrere Schaltelemente 3, 4 auf, die ausgebildet sind, unabhängig voneinander getriggert, ihren Schaltzustand zu ändern, um den Heizbetrieb für die vorgegebene Dauer dadurch zu unterbrechen, dass die Heizschleife 6 gegenüber den den Heizstrom IH bewirkenden elektrischen Heizpotenzialen allpolig isoliert ist, was eine Isolierung der Heizschleife gegenüber sämtlichen stromtragenden Komponenten meint, so dass eine Unterbrechung des Heizbetriebs in den Störfällen auch bei Fehlfunktion eines der Schaltelemente 3, 4 sichergestellt ist. Als isoliert wird die Heizschleife 6 angesehen, wenn das jeweilige Schaltelement 3, 4 hochohmig geschaltet ist.
  • Durch die Mehrfachtemperaturmessung wird die Zuverlässigkeit der Temperaturbestimmung erhöht, insbesondere die Sicherheit beim autonomen Fahren gesteigert.
  • Um anhand systematischer Messabweichungen eine Fehlfunktion eines der temperatursensierenden Elemente aus Temperatursensor 7 und Heizschleife 6 feststellen zu können, ist vorgesehen, dass der ohmsche Widerstand der Heizschleife 6 und eine Messcharakteristik des Temperatursensors 7 eine zueinander gegenläufige Temperaturabhängigkeit aufweisen, wie zuvor erwähnt.

Claims (10)

  1. Anordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein eine Heizschleife (6) und einen Temperatursensor (7), der mit der Heizschleife (6) thermisch gekoppelt ist, aufweisendes Lenkrad (10); und aufweisend eine Heizelektronik (2), die ausgebildet ist, die Heizschleife (6) in einer Heizphase mit einem Heizstrom (IH) zu beaufschlagen und die ferner ausgebildet ist, während einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Sensierphase die Heizschleife (6) gegenüber wenigstens einem der den Heizstrom (IH) bewirkenden, elektrischen Heizpotenziale (VBAT, GND) zu isolieren; wobei die Heizelektronik (2) ferner ausgebildet ist, die Heizschleife (6) während der Sensierphase mit einem Messstrom (IMESS) zu beaufschlagen und anhand einer Messstromstärke und/oder anhand eines aus dem Messstrom (IMESS) resultierenden Spannungsabfalls (UMESS) über die Messschleife eine erste Temperatur der Heizschleife (6) in der Sensierphase zu ermitteln; wobei die Heizelektronik (2) ferner ausgebildet ist, eine zweite Temperatur mittels des Temperatursensors (7) zu messen; wobei die Heizelektronik (2) ferner ausgebildet ist, den Heizbetrieb zumindest für eine vorgegebene Dauer für mindestens einen der nachfolgenden Störfälle zu unterbrechen, falls eine vorgegebene Abweichung zwischen erster Temperatur und zweiter Temperatur überschritten ist oder falls mindestens eine Temperatur aus erster Temperatur und zweiter Temperatur eine jeweils vorgegebene Temperatur überschritten hat.
  2. Anordnung (1) gemäß Anspruch 1, wobei ein ohmscher Widerstand der Heizschleife (6) und eine Messcharakteristik des Temperatursensors (7) eine zueinander gegenläufige Temperaturabhängigkeit aufweisen.
  3. Anordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizschleife (6) ein Kaltleiter ist, der bevorzugt einen Temperatur-Koeffizient (1/°C) von mindestens 0,005 aufweist.
  4. Anordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizelektronik (2) mehrere Schaltelemente (3, 4) aufweist, die ausgebildet sind, getriggert, bevorzugt unabhängig voneinander getriggert, ihren Schaltzustand zu ändern, um den Heizbetrieb für die vorgegebene Dauer dadurch zu unterbrechen, dass die Heizschleife (6) gegenüber den den Heizstrom (IH) bewirkenden, elektrischen Heizpotenzialen (VBAT, GND) isoliert ist, bevorzugt allpolig isoliert ist.
  5. Anordnung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Schaltelement (3,4) jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit vertikaler Gate-Struktur, bevorzugt ein MetallOxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit Trench-Gate-Struktur, ist.
  6. Anordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizelektronik (2) ausgebildet ist, den Heizstrom (IH) pulsweitenmoduliert so zu erzeugen, dass die Sensierphase zwischen zwei unmittelbar aufeinander abfolgenden Einschaltzeiten des Heizstroms (IH) erfolgt.
  7. Verfahren zur Heizungssteuerung einer Heizschleife (6) eines Lenkrades (10) für eine Anordnung (1), wobei die Anordnung (1) ein eine Heizschleife (6) und einen Temperatursensor (7), der mit der Heizschleife (6) thermisch gekoppelt ist, aufweisendes Lenkrad (10) und eine Heizelektronik (2) aufweist, wobei die Heizelektronik (2) mehrere Schaltelemente (3, 4) aufweist, mit den folgenden Schritten: Durchführen einer Heizphase, bei der die Heizelektronik (2) die Heizschleife (6) mit einem Heizstrom (IH) beaufschlagt; Durchführen einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Sensierphase, bei der die Heizschleife (6) gegenüber wenigstens einem der den Heizstrom (IH) bewirkenden, elektrischen Heizpotenziale (VBAT, GND) isoliert wird und die Heizschleife (6) während der Sensierphase mit einem Messstrom (IMESS) beaufschlagt wird; gleichzeitiges oder nachfolgendes Ermitteln einer ersten Temperatur der Heizschleife (6) anhand einer Messstromstärke des Messstroms (IMESS) und/oder anhand eines aus dem Messstrom (IMESS) resultierenden Spannungsabfalls (UMESS) über die Messschleife; Ermitteln einer zweiten Temperatur mittels des Temperatursensors (7); Unterbrechen des Heizbetriebs zumindest für eine vorgegebene Dauer für mindestens einen der nachfolgenden Störfälle: falls eine vorgegebene Abweichung zwischen erster Temperatur und zweiter Temperatur überschritten ist oder falls mindestens eine Temperatur aus erster Temperatur und zweiter Temperatur eine jeweils vorgegebene Temperatur überschritten hat.
  8. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch 7, wobei die Schaltelemente (3, 4) getriggert werden, bevorzugt unabhängig voneinander getriggert werden, ihren Schaltzustand zu ändern, um den Heizbetrieb für die vorgegebene Dauer dadurch zu unterbrechen, dass die Heizschleife (6) gegenüber den den Heizstrom (IH) bewirkenden, elektrischen Heizpotenzialen (VBAT, GND) isoliert wird, bevorzugt allpolig isoliert wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 8, wobei die Heizelektronik (2) den Heizstrom (IH) pulsweitenmoduliert so erzeugt, dass die Sensierphase zwischen zwei unmittelbar aufeinander abfolgenden Einschaltzeiten des Heizstroms (IH) erfolgt.
  10. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9 in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit autonomem Fahrbetrieb.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6172342B1 (en) 1999-09-15 2001-01-09 Delphi Technologies, Inc. Steering wheel heating system
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