DE10337771A1

DE10337771A1 - Steuerungsvorrichtung für eine Heizeinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE10337771A1
Application number: DE10337771A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ulbrich
Original assignee: WET Automotive Systems AG
Current assignee: WET Automotive Systems AG
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: DE10337771B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung, insbesondere einer elektrischen Sitzheizung für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine Sollzeit (t¶soll¶) für eine Heizdauer in Abhängigkeit einer Differenz aus einer gemessenen Außentemperatur (T¶A¶) und einer gemessenen Innentemperatur (T¶I¶) variiert wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungsvorrichtung für eine Heizeinrichtung (20), insbesondere für eine elektrische Sitzheizung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Außentemperatursensor (10) und einem Innentemperatursensor bzw. einem Sitztemperatursensor (12) und mit einer Einrichtung zur Vorgabe und/oder zur Variation einer Sollzeit (t¶soll¶) für eine Heizdauer in Abhängigkeit einer Differenz aus einer gemessenen Außentemperatur (T¶A¶) und einer gemessenen Innen- bzw. Sitztemperatur (T¶I¶ bzw. T¶S¶).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Steuerungsvorrichtung für eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
Es sind Verfahren und Systeme zur Steuerung von elektrischen Sitzheizungen bekannt, bei denen die Heizstufe mittels einer Temperaturregelung in Abhängigkeit von Benutzervorgaben erfolgt. Derartige geregelte Systeme sind geeignet, eine optimale Komforttemperatur einzustellen, erfordern jedoch hinsichtlich ihrer Regelung einen relativ hohen Bauaufwand. Es sind auch einfachere Steuerungen bekannt, die auf einer Timer-Funktion basieren. Hierbei wird beim Start der Sitzheizung eine Sollzeit vorgegeben, nach deren Überschreiten die Sitzheizung abgeschaltet. Der Nachteil bei einer solch timerbasierten Steuerung besteht insbesondere darin, dass die Timer-Zeiten entweder nicht variabel sind oder aber lediglich eine Variabilität dahin gehend aufweisen, dass die Einschaltdauer von der Sitztemperatur abhängt.
Aus der DE 101 06 152 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Standlüftung bei einem Kraftfahrzeug bekannt. Ein Zeitgeber gibt eine Sollzeit für eine Einschaltdauer der Standlüftung vor, wenn die Innentemperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die Standlüftung wird mit einer Einschaltdauer und einer Einschaltfrequenz ein- und ausgeschaltet, solange die Innentemperatur über dem vorgegebenen Grenzwert liegt. Einschaltdauer und Einschaltfrequenz der Standlüftung wird in Abhängigkeit von der Innentemperatur des Fahrzeugs ermittelt.
Die DE 100 58 434 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Heizung eines Außenspiegels, bei der die Heizleistung in Abhängigkeit von einer Änderung der Außentemperatur pro Zeiteinheit gesteuert wird.
Die JP 58194612 A beschreibt schließlich eine Steuerungsvorrichtung für eine Fahrzeugsitzheizung, die Teil einer Gesamtfahrzeugklimatisierung ist. Für die Steuerung der Sitz heizung werden verschiedene Eingangsgrößen, wie eine Außentemperatur, eine Batteriespannung und eine Wassertemperatur eines Fahrzeugkühlsystems verarbeitet.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung bzw. eine einfach aufgebaute Steuerungsvorrichtung für eine Heizeinrichtung zur Verfügung zu stellen, wobei eine bedarfsgerechte Steuerung der Heizleistung ermöglicht ist.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung, insbesondere einer elektrischen Sitzheizung für ein Kraftfahrzeug sieht eine Variation einer Sollzeit für eine Heizdauer in Abhängigkeit einer Differenz aus einer gemessenen Außentemperatur und einer gemessenen Innentemperatur vor. Die Innentemperatur kann insbesondere eine gemessene Temperatur in bzw. an einem Sitz eines Kraftfahrzeugs sein. Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil eines sehr geringen Schaltungs- und Bauaufwands auf, wobei dennoch eine bedarfsgerechte Steuerung der Heizleistung ermöglicht ist. Dies wird dadurch erreicht, dass zur Variation einer Sollzeit für eine Einschaltdauer der Heizung nicht nur die Außentemperatur herangezogen wird, sondern dass in gleicher Weise die Innen- bzw. Sitztemperatur die Einschaltdauer der Heizung beeinflusst. Je nach gemessenen Sitztemperaturen kann eine kürzere oder längere Heizdauer sinnvoll sein. Die bekannten Verfahren berücksichtigen hingegen nur eine Außentemperatur zur Vorgabe bzw. Variation einer Einschaltdauer bzw. der Heizleistung der Heizvorrichtung.
Die Differenz aus der Außentemperatur und der Innentemperatur kann insbesondere aus einer Bestimmung einer als Empfindungstemperatur bezeichneten Größe hergeleitet und berechnet werden. Die Empfindungstemperatur kann aus einer Funktion aus der Außentemperatur und einer Differenz der Außentemperatur und der Sitz- bzw. Innentemperatur abgeleitet werden und kann durch folgende Prinzipformel wiedergegeben werden: TE = f[TA, (TA – TS)], wobei T_E die Empfindungstemperatur, T_A die Außentemperatur und T_S die Sitztemperatur ist. Auf diese Weise kann der menschlichen Empfindung für Temperaturunterschiede besser Rechnung getragen werden, so dass die gemessene Differenz aus Außen- und Innen- bzw. Sitztemperatur nicht linear in die Variation der Sollzeit für die Heizdauer umgerechnet wird. Vielmehr wird eine Funktion gebildet, die zu einer bedarfs- bzw. empfindungsgerechten Variation der Heizdauer in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur führt.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass wenigstens zwei fest eingestellte Heizstufen mit jeweils unterschiedlichen Sollzeiten vorgesehen sind, die jeweils auf eine gleiche Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur bzw. auf eine gleiche Empfindungstemperatur bezogen sind. Wahlweise können jedoch auch mehrere Heizstufen vorgesehen sein. Auch kann eine zusätzliche Variation der Heizleistung in Stufen bzw. kontinuierlich vorgesehen sein.
Die Außentemperatur kann in vorteilhafter Weise über einen Datenbus abgefragt und ermittelt werden. Die Außentemperatur steht normaler Weise bei einer herkömmlichen Fahrzeugausstattung bereits zur Verfügung, so dass die Werte des Außentemperatursensors über eine zentrale Steuerungselektronik bzw. über einen Datenbus im Fahrzeug (bspw. CAN-Bus) abgefragt werden kann. Die Innentemperatur bzw. die Sitztemperatur kann über einen Innentemperatursensor bzw. über einen Sitztemperatur abgefragt und ermittelt werden. Hierfür kommt insbesondere ein NTC-Sensor in Frage. Die Innen- bzw. Sitztemperatur kann in gleicher Weise über einen Innentemperatursensor einer Klimatisierungseinrichtung des Fahrzeugs abgefragt werden. Das Signal für die Innentemperatur kann auf diese Weise ebenfalls über den gleichen Datenbus zur Verfügung gestellt werden wie die Außentemperatur.
Die vorgegebene Sollzeit für die Heizdauer kann je nach gewählter Heizstufe in einen entsprechenden Korrekturfaktor umgerechnet werden, so dass bei einer größer eingestellten Heizstufe eine andere Korrektur der Sollzeit für die Einschaltdauer der Heizung vorgesehen ist als bei kleiner gewählter Heizstufe.
Die Sollzeiten für die Heizdauer und deren Korrekturen können insbesondere aus einem fahrzeugspezifischen und/oder einem sitzspezifischen Kennfeld abgeleitet werden. Auf diese Weise kann eine optimale Zuordnung von verschiedenen Empfindungstemperaturen zu entsprechenden Sollzeiten der Einschaltdauer erfolgen. Die Heizleistung f ür die Heizeinrichtung kann insbesondere mittels Variation von Spannungswerten und/oder mittels eines pulsweitenmodulierten Signals eingestellt werden. Die Kennlinien können je nach Fahrzeugtyp bzw. Sitzvariante als aufspielbare Software im Steuergerät bzw. in der Steuerschaltung abgelegt sein. Auf diese Weise können gleichartige Steuerschaltungen für die unterschiedlichsten Fahrzeug- und Sitzvarianten verwendet werden. Das Aufspielen der Kennlinien kann bspw. mittels sog. Flashen erfolgen. Hierbei wird das Steuergerät in geeigneter Weise programmiert, indem die entsprechend vorgesehene Software auf programmierbare Speicherschaltungen überspielt wird.
Eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung für eine Heizeinrichtung, insbesondere für eine elektrische Sitzheizung eines Kraftfahrzeugs, sieht einen Außentemperatursensor und einen Innentemperatur bzw. Sitztemperatursensor sowie eine Einrichtung zur Vorgabe und/oder zur Variation einer Sollzeit für eine Heizdauer in Abhängigkeit einer Differenz aus einer gemessenen Außentemperatur und einer gemessenen Innentemperatur vor. Die Heizeinrichtung kann insbesondere wenigstens zwei festeingestellte Heizstufen mit jeweils unterschiedlichen Sollzeiten bezogen jeweils auf eine gleiche Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur aufweisen.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung wurden bereits anhand der verschiedenen Varianten des zuvor beschriebenen Verfahrens genannt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung,
2 ein beispielhaftes Kennfeld zur Steuerung einer Sollzeit in Abhängigkeit von gemessenen Temperaturwerten und
3 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 verdeutlicht in einem Prinzipschaltbild den Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizungssteuerungsvorrichtung. Die Außentemperatur T_A wird über einen Außentemperatursensor 10 abgefragt. Die Sitztemperatur T_S wird über einen Sitztemperatursensor 12 abgefragt. Beide Sensorsignale werden in einer Steuerungsschaltung 14 zur Anpassung einer Sollzeit t_soll in einem Sollzeitgeber 16 für die Einschaltdauer bzw. die Heizleistung der Heizeinrichtung 20 verarbeitet. Die Außentemperatur T_A kann insbesondere Teil einer vorhandenen Fahrzeugausstattung sein, so dass der Sensorwert in einem Datenbus des Fahrzeugs (beispielsweise CAN-Bus 18) bereits zur Verfügung steht. Der Sitztemperatursensor 12 kann insbesondere ein NTC-Sensor am Sitz oder in dessen Nähe sein. Als Sitztemperatursensor 12 kann jedoch in gleicher Weise ein Innentemperatursensor einer vorhandenen Fahrzeugklimatisierungseinrichtung verwendet werden, der sein Sensorsignal typischerweise ebenfalls über den Fahrzeugbus 18 zur Verfügung stellt.
2 zeigt ein Beispiel eines Kennfeldes zur Variation einer Sollzeit t_soll für die Einschaltdauer der Heizung in Abhängigkeit einer Differenz zwischen Sitz- bzw. Innen- und Außentemperatur. Hierbei wird deutlich, dass in einer ersten Heizstufe („Low") eine kürzere Einschaltdauer t_soll bei gegebener Temperaturdifferenz vorgesehen ist, während bei einer zweiten Heizstufe („High") eine längere Einschaltdauer t_soll-2 bei gegebener Temperaturdifferenz vorgesehen ist. Je nach Temperaturdifferenz bzw. je nach Empfindungstemperatur T_E variiert die Einschaltdauer bei beiden Stufen kontinuierlich.
Anhand des Diagramms wird deutlich, dass mit steigender Empfindungstemperatur eine kontinuierliche Abnahme der Einschaltdauer der Heizeinrichtung vorgesehen ist. Diese Abnahme der Einschaltdauer trägt der Tatsache Rechnung, dass bei bereits wärmerem Sitz eine kürzere Heizdauer des Sitzes notwendig ist, um eine bestimmte Temperatur zu erreichen. Bei entsprechend kälterem Sitz ist eine längere Heizdauer wünschenswert.
Der vordere Bereich der Kurven stellt eine maximale Einschaltdauer für beide Heizstufen dar. Die Empfindungstemperatur T_E-0 ist hierbei am tiefsten und beträgt im skizzierten Ausführungsbeispiel – 40 °C. Die Einschaltdauer t_soll-1 bei der niedrigeren Heizstufe („Low") kann hierbei bspw. ca. 10 Minuten betragen. Die Einschaltdauer t_soll-2 bei der höheren Heizstufe („High") kann hierbei bspw. ca. 20 Minuten betragen.
Der mittlere Bereich der Kurven stellt eine mittlere Einschaltdauer für beide Heizstufen dar. Die Empfindungstemperatur T_E-1 befindet sich im sog. Arbeitspunkt und beträgt hierbei im skizzierten Ausführungsbeispiel 0 °C. Die Einschaltdauer t_soll-1 bei der niedrigeren Heizstufe („Low") kann hierbei bspw. ca. 4 bis 5 Minuten betragen. Die Einschaltdauer t_soll-2 bei der höheren Heizstufe („High") kann hierbei bspw. ca. 8 bis 10 Minuten betragen.
Der hintere Bereich der Kurven stellt eine minimale Einschaltdauer für beide Heizstufen dar. Die Empfindungstemperatur T_E_₂ ist hierbei am größten und beträgt im skizzierten Ausführungsbeispiel + 40 °C. Die Einschaltdauer t_soll-1 bei der niedrigeren Heizstufe („Low") kann hierbei bspw. ca. 1 bis 2 Minuten betragen. Die Einschaltdauer t_soll-2 bei der höheren Heizstufe („High") kann hierbei bspw. ca. 3 bis 5 Minuten betragen.
Zwischenwerte lassen sich durch kontinuierliche Verschiebungen der gegebenen Werte für die Temperaturen ermitteln. Das Kennfeld der 2 kann in der Steuerschaltung 14 bzw. im Sollzeitgeber 16 abgelegt sein. Wahlweise kann auch eine vereinfachte Steuerung vorgesehen sein, bei der keine kontinuierliche Anpassung der Sollzeiten, sondern eine Anpassungen in einer Anzahl von Stufen erfolgt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start wird in einem ersten Schritt S1 abgefragt, ob die Heizvorrichtung eingeschaltet ist oder nicht (On ?). Ist die Abfrage positiv (J), wird in einem zweiten Schritt S2 die vorgegebene Heizstufe abgefragt. Dies kann bei zwei Heizstufen beispielsweise eine Heizstufe „Low" und eine Heizstufe „High" sein. In einem dritten Schritt S3 wird eine Außentemperatur T_A abgefragt. In einem vierten Schritt S4 wird eine Sitztemperatur T_S bzw. eine Innentemperatur T_I abgefragt. Aus den beiden Temperaturwerten T_A und T_S bzw. T_A und T_I wird in einem nachfolgenden Schritt S5 eine Empfindungstemperatur T_E errechnet. Aus der errechneten Empfindungstemperatur und der vorgegebenen Heizstufe wird in einem folgenden Schritt S6 eine Sollzeit t_soll für eine Einschaltdauer der Heizeinrichtung errechnet und an die Heizungssteuerung übergeben. Diese sorgt dafür, dass die Heizeinrichtung während der errechneten Zeit mit einer vorgewählten Heizstufe betrieben wird.
Es ist weiterhin denkbar, eine zeitliche Abfolge mehrerer verschiedener Heizstufen vorzusehen. So kann beispielsweise bei sehr niedriger Außentemperatur zunächst eine Heizstufe mit kurzer, starker Aufheizung gefolgt von einer länger dauernden Heizstufe mit verringerter Beheizung vorgesehen sein. Liegt die Außentemperatur dagegen nicht so tief, kann beispielsweise nach einer Heizstufe mit starker Aufheizung zunächst eine Heizpause vorgesehen sein, gefolgt von einer kürzeren Heizstufe mit gegenüber der Aufheizphase verringerter Beheizung.

10: Außentemperatursensor
12: Sitztemperatursensor
14: Steuerungsschaltung
16: Sollzeitgeber
18: Datenbus
20: Heizeinrichtung
T_A: Außentemperatur
T_S: Sitztemperatur
T_I: Innentemperatur
T_E: Empfindungstemperatur
t_soll: Sollzeit

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung, insbesondere einer elektrischen Sitzheizung für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine Sollzeit (t_soll) für eine Heizdauer in Abhängigkeit einer Differenz aus einer gemessenen Außentemperatur (T_A) und einer gemessenen Innentemperatur (T_I) variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Innentemperatur (T_I) eine gemessene Temperatur in bzw. an einem Sitz ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Differenz aus der Außentemperatur (T_A) und der Innentemperatur (T_I) aus einer Bestimmung einer Empfindungstemperatur (T_E) hergeleitet und berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Empfindungstemperatur (T_E) aus folgender Beziehung abgeleitet wird: TE= f[TA, (TA – TS)].
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Heizeinrichtung wenigstens zwei fest eingestellte Heizstufen mit jeweils unterschiedlichen Sollzeiten (t_soll), bezogen jeweils auf eine gleiche Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur (T_I, T_A) bzw. auf gleiche Empfindungstemperatur (T_E) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Außentemperatur (T_A) über einen Datenbus (18) abgefragt und ermittelt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Innentemperatur (T_I) bzw. die Sitztemperatur (T_S) über einen Innentemperatursensor bzw. über einen Sitztemperatursensor (12) abgefragt und ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Innentemperatursensor bzw. der Sitztemperatursensor (12) ein NTC-Sensor ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem eine Korrektur einer vorgegebenen Sollzeit (t_soll) für die Heizdauer je nach gewählter Heizstufe variiert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Sollzeiten (t_soll) für die Heizdauer und deren Korrekturen aus einem fahrzeugspezifischen und/oder in einem sitzspezifischen Kennfeld abgeleitet werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem eine zeitliche Abfolge mindestens zweier, insbesondere verschiedener Heizstufen vorgesehen ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Heizeinrichtung (20), insbesondere für eine elektrische Sitzheizung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Außentemperatursensor (10) und einem Innentemperatursensor bzw. einem Sitztemperatursensor (12), und mit einer Einrichtung zur Vorgabe und/oder zur Variation einer Sollzeit (t_soll) für eine Heizdauer in Abhängigkeit einer Differenz aus einer gemessenen Außentemperatur (T_A) und einer gemessenen Innen- bzw. Sitztemperatur (T_I bzw. T_S).
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Heizeinrichtung (20) wenigstens zwei fest eingestellte Heizstufen mit jeweils unterschiedlichen Sollzeiten (t_soll-1, t_soll-2), bezogen jeweils auf eine gleiche Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur (T_I, T_A) aufweist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Außentemperatursensor (10) Teil einer vorhandenen Fahrzeugausstattung ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der der Innentemperatursensor bzw. der Sitztemperatursensor (12) ein NTC-Sensor ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der eine Korrektur einer vorgegebenen Sollzeit (t_soll) für die Heizdauer je nach gewählter Heizstufe variierbar ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Sollzeiten (t_soll) für die Heizdauer und/oder deren Korrekturen in einem fahrzeugspezifischen und/oder sitzspezifischen Kennfeld abgelegt sind.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, die mit einem Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 betreibbar ist.
Steuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitliche Abfolge mindestens zweier, insbesondere verschiedener Heizstufen, hinterlegt ist.