DE112018000268T5 - Verfahren und vorrichtung zum beheizen eines fahrzeugelements - Google Patents

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Eric Gallot
Alexander Gulde
Thomas Letierce
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Abstract

Verfahren zum Beheizen eines Fahrzeugelements, das mindestens eine erste elektrische Heizeinheit und mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - einen ersten Schritt mit einem Schritt der Stromversorgung der ersten elektrischen Heizeinheit, bis mindestens ein Bereich einen Temperatursollwert erreicht, und mit einem Schritt des Bestimmens einer ersten elektrischen Energie, die der ersten elektrischen Heizeinheit zugeführt wird, - einen zweiten Schritt mit einem Schritt der Stromversorgung der ersten elektrischen Heizeinheit, um den Prioritätsbereich des Elements auf dem Temperatursollwert zu halten, und mit einem Schritt der Versorgung der zweiten elektrischen Heizeinheit mit einer zweiten elektrischen Energie, die auf der Basis der ersten elektrischen Energie berechnet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beheizen eines Fahrzeugelements, wie zum Beispiel ein beheizbares Lenkrad oder einen beheizbaren Sitz.
  • Das Dokument US8066324 beschreibt eine Heizvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, wobei das System jedoch kompliziert ist, da es mehrere Temperatursensoren benötigt, was die Komplexität der Steuereinheit (die daher mehrere Messleitungen empfangen können muss) und die damit verbundenen Kosten erhöht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des in den vorgenannten Dokumenten vorgenannten Standes der Technik zu beheben und insbesondere in erster Linie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beheizen eines Fahrzeugelements vorzuschlagen, das ein bestimmtes Temperieren eines begrenzten Bereichs oder einer begrenzten Oberfläche des Elements ermöglicht, dabei aber einfach in der Herstellung bleibt und nicht zu viel Strom verbraucht.
  • Zu diesem Zweck betrifft ein erster Gesichtspunkt der Erfindung ein Verfahren zum Beheizen eines Fahrzeugelements, wie zum Beispiel eines Lenkrads oder eines Sitzes, das mindestens eine erste elektrische Heizeinheit und mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
    • - einen ersten Schritt mit einer Phase des Zuführens eines elektrischen Stroms zu der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit, bis mindestens ein Prioritätsbereich des Elements einen Temperatursollwert erreicht, und mit einer Phase des Bestimmens einer ersten elektrischen Energie, die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit zugeführt wird, um den Temperatursollwert zu erreichen,
    • - einen zweiten Schritt mit mindestens einer Phase des Versorgens der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit mit einer zweiten elektrischen Energie, berechnet auf der Basis der ersten elektrischen Energie, die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit während des ersten Schrittes zugeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt vor, die zweite Heizeinheit während des zweiten Schrittes nur unter Berücksichtigung der Energiezufuhr zur ersten Heizeinheit zu versorgen, was die Gesamtarchitektur vereinfacht (kein Temperatursensor auf dem durch die zweite Heizeinheit beheizten Bereich erforderlich). Darüber hinaus ist es möglich, die erste Einheit während des ersten Schrittes mit einer anderen elektrischen Leistung zu versorgen als die zweite Einheit, wodurch eine Lösung für besondere Anforderungen geschaffen wird. Im ersten Schritt berechnet das Verfahren daher das Integral als Funktion der Zeit der der ersten Einheit zugeführten elektrischen Leistung, um die erste zugeführte Energie zu bestimmen. Während des zweiten Schrittes definiert das Verfahren entweder die Heizzeit (wenn die Heizleistung vorgegeben ist) oder die Heizleistung (wenn die Heizzeit vorgegeben ist), die auf die zweite Heizeinheit angewendet wird, um die zweite Energie vollständig der zweiten Einheit zuzuführen. Es kann auch erwogen werden, die Berechnung der Heizzeit oder Heizleistung im zweiten Schritt zu aktualisieren, wenn beispielsweise die verfügbare Leistung in diesem zweiten Schritt variiert.
  • Vorteilhafterweise ist die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit angeordnet, um den mindestens einen Prioritätsbereich zu beheizen, und die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit ist angeordnet, um einen anderen Bereich des Elements als den Prioritätsbereich zu beheizen.
  • Vorteilhafterweise besteht der erste Schritt darin, dass hauptsächlich die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit mit dem Strom versorgt wird.
  • Vorteilhafterweise umfasst der zweite Schritt mindestens eine Phase des Zuführens eines elektrischen Stroms zu der mindestens ersten elektrischen Heizeinheit, um den mindestens einen Prioritätsbereich des Elements auf dem Temperatursollwert zu halten. Es kann erwogen werden, die erste Heizeinheit mit Strom zu versorgen, wenn die Temperatur auf einem Mindestwert gehalten werden soll, zum Beispiel, wenn dieser zweite Schritt lange dauert. Dieses Halten der Temperatur benötigt nur eine geringe Strommenge, wobei die Priorität auf die zweite Heizeinheit gelegt werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist eine Versorgungsleitung, die eine maximale Versorgungsleistung definiert, vorgesehen, um die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit und die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit zu versorgen, und:
    • - während des zweiten Schrittes, wobei die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit höchstens einen vorbestimmten Teil der maximalen Versorgungsleistung aufnimmt, und die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit die verfügbare Ergänzung der maximalen Versorgungsleistung aufnimmt.
  • Eine solche Verteilung der den beiden Einheiten zugeordneten Leistungen ermöglicht es, die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs in dem anderen Bereich zu optimieren, ohne die Temperaturregelung des Prioritätsbereichs zu beeinträchtigen. Tatsächlich ist die für den anderen Bereich während des zweiten Schrittes verfügbare Leistung variabel mit einem garantierten Minimum: Wenn während der Regulierung des Prioritätsbereichs die erste Einheit keine elektrische Leistung verbraucht, wird diese elektrische Leistung, die nicht von der ersten Einheit verbraucht wird, der zweiten Einheit zugeordnet, wodurch sie schneller beheizen kann. Gleichzeitig wird die Regulierung des Prioritätsbereichs nicht beeinträchtigt, da ihm bei Bedarf eine gegebene elektrische Leistung vorrangig zugewiesen wird. Mit anderen Worten weist der Prioritätsbereich einen Teil der verfügbaren Leistung bis zu einer Obergrenze auf, und dann profitiert der andere Bereich von der Ergänzung (der Rest der verfügbaren Leistung), wobei der Prioritätsbereich aber auch nichts verbrauchen kann, wenn die Temperatur innerhalb der Regulierungsgrenzen liegt, und in diesem Fall wird die gesamte verfügbare Leistung dem anderen Bereich zugewiesen. Wenn beispielsweise die Heizeinheiten äquivalent oder gleich sind, kann die erste Einheit mit nicht mehr als 50 % der maximalen Leistung versorgt werden, die zum Halten der Temperatur des Prioritätsbereichs zur Verfügung steht.
  • Vorteilhafterweise erhält die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit während des ersten Schrittes mindestens 60 % der maximalen Versorgungsleistung, und/oder die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit wird mit höchstens 40 % der maximalen Versorgungsleistung versorgt. Sehr bevorzugt wird während des ersten Schrittes die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit mit mindestens 70 % der maximalen Versorgungsleistung versorgt, und die Anmelderin hat festgestellt, dass dieser Wert es ermöglicht, die Solltemperatur schnell zu erreichen, ohne die Beheizung anderer Bereiche des Elements durch die mindestens eine zweite Heizeinheit übermäßig zu verschlechtern. Während dieses ersten Schrittes gibt es keine Leistungszuordnung von einer Einheit zur anderen, wobei jede die ihr zugewiesene Leistung verbraucht. Vorteilhafterweise wird während des zweiten Schrittes die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit versorgt, indem nur die erste elektrische Energie berücksichtigt wird, die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit während des ersten Schrittes, gegebenenfalls moduliert durch einen Heiz-Multiplikatorkoeffizienten, zugeführt wird. Das heißt, dass das Verfahren nur diesem Parameter folgt, um Strom an die zweite Heizeinheit zu liefern. Dadurch kann auf einen Temperatursensor für die zweite Heizeinheit verzichtet werden. Der Multiplikatorkoeffizient kann fest oder variabel sein, zum Beispiel abhängig von der Temperatur im Fahrzeuginnenraum. Außerdem kann der Multiplikatorkoeffizient die an die erste Einheit gelieferte Leistung berücksichtigen, die sich auf die Erwärmung des zweiten Bereichs auswirken könnte, wenn die beiden Bereiche in der Nähe zueinander liegen.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Heizverfahren einen dritten Schritt, der nach der vollständigen Zufuhr der zweiten elektrischen Energie zu der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit beginnt und aus Folgendem besteht:
    • - Halten des mindestens einen Prioritätsbereichs des Elements auf der Solltemperatur durch Versorgen der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit mit einer ersten elektrischen Halteleistung,
    • - zum Versorgen der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit mit einer zweiten elektrischen Halteleistung, die auf der Basis der ersten elektrischen Halteleistung berechnet wird, die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit während dieses dritten Schrittes zugeführt wird. Selbst während des dritten Schrittes erfolgt die Steuerung des elektrischen Stroms der zweiten Einheit nur auf der Basis des Stroms, der an die erste Heizeinheit geliefert wird. Eine Temperaturerfassung an anderen Bereichen des Elements ist daher nach wie vor nicht erforderlich.
  • Vorteilhafterweise umfasst die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit einen ersten elektrischen Widerstand, die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit umfasst einen zweiten elektrischen Widerstand, und während des dritten Schrittes ist die zweite elektrische Halteleistung, die der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit zugeführt wird, gleich der ersten elektrischen Halteleistung, die durch ein Verhältnis des Wertes des zweiten elektrischen Widerstands dividiert durch den Wert des ersten elektrischen Widerstands moduliert wird. Es ist möglich, die zweite Halteleistung in Bezug auf die erste elektrische Halteleistung ausschließlich mit dem Widerstandsverhältnis zu modulieren, aber es ist auch möglich, die zweite elektrische Halteleistung auch mit einem von den Heizeinheiten abgedeckten Oberflächenkoeffizienten, einem Wärmeleitkoeffizienten usw. zu modulieren.
  • Vorteilhafterweise umfasst die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit einen ersten elektrischen Widerstand, die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit umfasst einen zweiten elektrischen Widerstand, und die zweite elektrische Energie ist gleich der ersten elektrischen Energie, die durch ein Verhältnis des Wertes des zweiten elektrischen Widerstands dividiert durch den Wert des ersten elektrischen Widerstands moduliert wird. Es ist möglich, die zweite elektrische Energie in Bezug auf die erste elektrische Energie nur mit dem Widerstandsverhältnis zu modulieren, aber es ist auch möglich, die zweite elektrische Energie auch mit einem von den Heizeinheiten abgedeckten Oberflächenkoeffizienten, einem Wärmeleitkoeffizienten usw. zu modulieren.
  • Vorteilhafterweise ist jeder Schritt zum Messen einer Temperatur im Laufe des erstens Schrittes oder im Laufe des zweiten Schrittes ein Schritt zum Messen einer Temperatur des mindestens einen Prioritätsbereichs. Das Heizverfahren berücksichtigt daher nur die Temperatur des Prioritätsbereichs zur Steuerung der Heizeinheiten.
  • Vorteilhafterweise wird der erste Schritt nur dann durchgeführt, wenn die Solltemperatur um mehr als 15 °C höher ist als die Temperatur des mindestens einen Prioritätsbereichs. Es ist beispielsweise möglich, einen automatischen Start des Heizverfahrens vorzusehen, wenn ein solcher Temperaturunterschied festgestellt wird.
  • Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen eines Fahrzeugelements, wie beispielsweise ein Lenkrad oder einen Sitz, umfassend:
    • - mindestens eine erste elektrische Heizeinheit,
    • - mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit,
    • - mindestens eine Steuereinheit, die zum Steuern der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit und der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit angeordnet ist,
    • - mindestens einen Temperatursensor, der angeordnet ist, um eine Temperatur eines Prioritätsbereichs des Elements zu messen,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steuereinheit angeordnet ist:
    • - um eine erste elektrische Energie zu bestimmen, die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit zugeführt wird, auf der Basis einer Temperatur, die von dem mindestens einen Temperatursensor gemessen wird,
    • - und an die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit eine zweite elektrische Energie zu liefern, die auf der Basis der ersten elektrischen Energie berechnet wird.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Heizvorrichtung als einzigen Temperatursensor den mindestens einen Temperatursensor.
  • Ein dritter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Fahrzeuglenkrad, das eine Heizvorrichtung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt umfasst, und/oder angeordnet ist, um durch das Verfahren gemäß dem ersten Gesichtspunkt beheizt zu werden.
  • Ein vierter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, der eine Heizvorrichtung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt umfasst, und/oder angeordnet ist, um durch das Verfahren gemäß dem ersten Gesichtspunkt beheizt zu werden.
  • Ein fünfter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkrad gemäß dem dritten Gesichtspunkt und/oder mindestens einem Sitz gemäß dem vierten Gesichtspunkt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung deutlich, die beispielhaft und nicht einschränkend ist und durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht wird, worin:
    • - 1 stellt eine vereinfachte Ansicht eines beheizbaren Lenkrads dar, das eine Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, die in der Lage ist, das Heizverfahren gemäß dieser Erfindung durchzuführen;
    • - 2 zeigt ein Diagramm der am Lenkrad von 1 gemessenen Temperaturen, wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
    • - 3 zeigt eine Heizmatte für eine Heizvorrichtung gemäß der Erfindung;
    • - 4 zeigt eine beispielhafte Stromzuführung während eines ersten Schrittes des Verfahrens gemäß der Erfindung.
  • 1 stellt ein Lenkrad dar, umfassend:
    • - eine Nabe, die angeordnet ist, um das Lenkrad an einer Lenksäule zu befestigen,
    • - einen Lenkradkranz,
    • - drei Arme, welche die Nabe mit dem Lenkradkranz verbinden.
  • Der Lenkradkranz umfasst zwei Prioritätsbereiche 10 und zwei weitere Bereiche 20. Ein erster Prioritätsbereich 10 ist etwa auf 10 Uhr und ein zweiter Prioritätsbereich 10 ist auf 14 Uhr angeordnet. Mit anderen Worten sind die beiden Prioritätsbereiche 10 dort angeordnet, wo der Fahrer beim Führen des Fahrzeugs am häufigsten seine Hände ablegt (Position „10:10 Uhr“).
  • Wenn das Fahrzeug kalt ist, ist es vorteilhaft, vorzugsweise die beiden Prioritätsbereiche 10 zu beheizen, um dem Fahrer schnell ein angenehmes Komfortgefühl zu bieten. Die anderen Bereiche 20 werden dann weniger schnell beheizt.
  • Zu diesem Zweck umfasst die Heizvorrichtung gemäß der Erfindung Folgendes:
    • - eine erste Heizeinheit, die im Lenkradkranz in den beiden Prioritätsbereichen 10 angeordnet ist,
    • - eine zweite Heizeinheit, die im Lenkradkranz in den beiden anderen Bereichen 20 angeordnet ist.
  • Beispielsweise kann erwogen werden, eine Widerstandslage 30 unter der Außenschicht des Lenkradkranzes, wie in 3 dargestellt, mit zwei elektrischen Widerständen einzubauen, die jeweils gegenüber den zu beheizenden Bereichen angeordnet sind (ein erster elektrischer Widerstand R1 gegenüber den Prioritätsbereichen 10 und ein zweiter elektrischer Widerstand R2 gegenüber anderen Bereichen 20). Wenn der erste Bereich durch den zweiten Bereich wie in diesem Beispiel halbiert wird, besteht eine elektrische Kontinuität (der elektrischen Leiter) zwischen den beiden elektrischen Elementen, die jedem Bereich zugeordnet sind. Jede Kontinuität beeinflusst die Temperatur des Bereichs, durch den sie verläuft, wenn sie mit Strom versorgt wird. Je nach Intensität des Einflusses können die Heiz- und Haltekoeffizienten die Auswirkung dieser elektrischen Kontinuitäten berücksichtigen.
  • Durch das Vorhandensein einer rotierenden elektrischen Verbindung an der Lenkradnabe ist die Versorgungsleistung PA auf eine maximale Versorgungsleistung PMA begrenzt und es ist unerlässlich, den Gesamtwert der Widerstände R1 und R2 der Beheizung R1 und R2 in Abhängigkeit von dieser maximalen Versorgungsleistung zu kalibrieren. Unter Berücksichtigung dieser Einschränkung schlägt die Erfindung vor, den ersten Widerstand von R1 und den zweiten Widerstand von R2 nach einer bestimmten Strategie zu versorgen, um jedoch die Prioritätsbereiche 10 schnell zu beheizen.
  • 2 stellt ein Beispiel für eine Beheizung dar, die das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung anwendet. Die Ordinatenachse bezieht sich auf die Temperaturen, die auf der Oberfläche eines Lenkrads gemessen werden, das mit einer Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, und die Abszissenachse stellt die Zeit dar.
  • Die durchgezogene Kurve stellt die Temperatur in den Prioritätsbereichen 10, rechts im ersten Widerstand R1, dar und die strichpunktierte Kurve die Temperatur in den anderen Bereichen 20, rechts im zweiten Widerstand R2, dar.
  • Zwischen zwei horizontalen Linien, zum Beispiel zwischen 25 °C und 28 °C, wird ein Temperatursollwert C definiert. Wenn das Lenkrad des Fahrzeugs kalt ist (z. B. 0 °C), kann das Heizverfahren automatisch oder durch den Fahrer aktiviert werden.
  • Während eines ersten Schrittes, zwischen t0 und t1, wird der erste Widerstand R1 so gespeist, dass er eine erste elektrische Leistung P1 empfängt, welche die Mehrheit der maximalen Versorgungsleistung PMA ausmacht (z. B. 70 % der maximalen Versorgungsleistung PMA), und die verbleibende verfügbare Versorgungsleistung PA wird an den zweiten Widerstand R2 (also 30 % der maximalen Versorgungsleistung PMA im Beispiel hier) als zweite elektrische Leistung P2 abgegeben. Somit ergibt sich PMA = P1+P2.
  • Es lässt sich feststellen, dass die Temperatur in den Prioritätsbereichen 10 schneller ansteigt, zwischen t0 und t1, als die Temperatur in den anderen Bereichen 20. Während dieses ersten Schrittes wird durch das Heizverfahren auch eine erste elektrische Energie EE1 erfasst, die dem ersten Widerstand R1 zugeführt wird (EE1, in Joule, ist das Produkt der ersten elektrischen Leistung P1 in Watt nach Zeit (t1-t0) in Sekunden).
  • Zum Zeitpunkt t1 befinden sich die Prioritätsbereiche 10 auf dem Temperatursollwert C, und dann beginnt ein zweiter Schritt zum Regulieren des ersten Widerstands R1, um diesen Temperatursollwert zu halten. Zu diesem Zweck steht eine maximal vordefinierte Leistung für den ersten Widerstand zur Verfügung. Der Rest der verfügbaren elektrischen Leistung wird dann an den zweiten Widerstand R2 abgegeben, so dass immer noch PMA = P1+P2 gilt. Die an diesen zweiten Widerstand R2 abgegebene elektrische Energie ist jedoch eine zweite elektrische Energie EE2, die auf der Basis der im ersten Schritt bestimmten ersten elektrischen Energie EE1 berechnet wird. Da diese erste elektrische Energie es ermöglicht hat, die Prioritätsbereiche 10 mit Hilfe der Temperaturmessung auf den Temperatursollwert C zu bringen, ist es daher zuverlässig, diese erste elektrische Energie EE1 zu berücksichtigen, um die Menge der Energie zu bestimmen, die dem zweiten Widerstand R2 zugeführt werden soll. Natürlich kann die erste elektrische Energie EE1 gewichtet werden, um die zweite elektrische Energie EE2 zu finden, abhängig von einem Widerstandsverhältnis R2/R1 oder einem zu beheizenden Oberflächenverhältnis, einem anderen experimentellen Verhältnis oder der Innentemperatur des Fahrzeugs oder zum Beispiel der Widerstandstemperatur. Parameter, die mit der Lenkradstruktur zusammenhängen, wie z.B. das Vorhandensein von Zierelementen aus verschiedenen Materialien, können ebenfalls berücksichtigt werden.
  • Was den ersten Widerstand R1 betrifft, so wird er nur versorgt, um den Temperatursollwert zu halten. Die Versorgung kann dabei auf 50 % oder weniger der maximalen Versorgungsleistung begrenzt werden und sogar den zweiten Widerstand R2 mit der gesamten Versorgungsleistung versorgen, wenn der erste Widerstand R1 nicht versorgt, werden muss, wie zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 muss der erste Widerstand R1 versorgt werden, was die Energiezufuhr zum zweiten elektrischen Widerstand R2 reduziert und dessen Temperatur weniger schnell ansteigt. Zum Zeitpunkt t3 wurde jedoch die gesamte elektrische Energie EE2 auf den zweiten elektrischen Widerstand R2 abgegeben, und dieser liegt somit auf der Solltemperatur.
  • Es ist zu beachten, dass das Verfahren gemäß der Erfindung die Temperatur in den anderen Bereichen 20 nicht berücksichtigt. Nur die Temperatur in den Prioritätsbereichen wird berücksichtigt, um den ersten elektrischen Widerstand R1 zu steuern, und nur die erste elektrische Energie EE1 wird berücksichtigt, um den zweiten elektrischen Widerstand während des zweiten Schrittes zwischen t1 und t3 zu steuern, abzüglich der Anforderungen zur Regulierung und zum Halten der Temperatur des ersten elektrischen Widerstands R1.
  • Sobald die zweite elektrische Energie EE2 vollständig an den zweiten elektrischen Widerstand R2 abgegeben wurde, startet ein dritter Schritt, nämlich das Halten des Temperatursollwerts des gesamten Lenkrads. In diesem dritten Schritt wird der erste elektrische Widerstand R1 in Abhängigkeit von seiner Temperatur gesteuert, und der zweite elektrische Widerstand R2 wird in gleicher Weise wie der erste Widerstand R1 gesteuert, indem die Leistung P1 einfach mit einem Haltekoeffizienten multipliziert wird, um die Leistung P2 zu bestimmen, die ihm zugeführt wird.
  • Mit anderen Worten ist die zweite elektrische Leistung P2 eine affine Funktion der ersten elektrischen Leistung PI, die dem ersten elektrischen Widerstand R1 zugeführt wird.
  • Wenn R1 und R2 gleichwertig sind oder jeweils eine äquivalente Oberfläche beheizen müssen und das Lenkrad in den beiden zu beheizenden Bereichen ähnlich aufgebaut ist, kann erwogen werden, die gleiche elektrische Leistung an die beiden Widerstände R1 und R2 zu liefern. Somit ist es möglich, mit nur einem Temperatursensor sicherzustellen, dass beide Bereiche im gleichen Intervall auf der gleichen Temperatur gehalten werden.
  • 4 stellt ein Beispiel für die Spannungsversorgung der Widerstände R1 und R2 während des ersten Heizschrittes dar. Während eines Zeitraums T1, der während des ersten Schrittes wiederholt wird, wird nur der erste Widerstand R1 mit der gesamten verfügbaren elektrischen Leistung zwischen dem Beginn des Zeitraums bis 70 % dieses Zeitraums T1 versorgt. Danach wird der Widerstand R2 bis zum Ende des Zeitraums T1 mit der gesamten verfügbaren elektrischen Leistung versorgt.
  • Folglich erhält der erste Widerstand R1 über den Zeitraum T1 etwa 70 % der gesamten verfügbaren Leistung, und der zweite Widerstand R2 erhält den Rest, d. h. etwa 30 % der gesamten verfügbaren Leistung. Dieses Prinzip kann selbstverständlich im zweiten und/oder dritten Heizschritt des Verfahrens gemäß der Erfindung wieder aufgenommen werden.
  • Außerdem kann erwogen werden, den Strom während der Versorgungsphasen jedes Widerstandes zu zerhacken, um die Intensität des durch jeden Widerstand fließenden Stroms durch die Regulierung der Zerhackfrequenz fein zu regulieren.
  • Es versteht sich, dass an den verschiedenen in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung verschiedene für den Fachmann offensichtliche Änderungen und/oder Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8066324 [0002]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Beheizen eines Fahrzeugelements, wie zum Beispiel eines Lenkrads oder eines Sitzes, das mindestens eine erste elektrische Heizeinheit und mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - einen ersten Schritt mit einer Phase des Zuführens eines elektrischen Stroms zu der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit, bis mindestens ein Prioritätsbereich (10) des Elements einen Temperatursollwert erreicht, und mit einer Phase des Bestimmens einer ersten elektrischen Energie (EE1), die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit zugeführt wird, um den Temperatursollwert zu erreichen, - einen zweiten Schritt mit mindestens einer Phase des Versorgens der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit mit einer zweiten elektrischen Energie (EE2), berechnet auf der Basis der ersten elektrischen Energie (EE1), die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit während des ersten Schrittes zugeführt wird.
  2. Heizverfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei der zweite Schritt mindestens eine Phase des Zuführens eines elektrischen Stroms zu der mindestens ersten elektrischen Heizeinheit umfasst, um den mindestens einen Prioritätsbereich (10) des Elements auf dem Temperatursollwert zu halten.
  3. Heizverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Versorgungsleitung, die eine maximale Versorgungsleistung (PMA) definiert, vorgesehen ist, um die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit und die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit zu versorgen, und wobei: - während des zweiten Schrittes, die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit höchstens einen vorbestimmten Teil der maximalen Versorgungsleistung (PMA) aufnimmt, und die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit die verfügbare Ergänzung der maximalen Versorgungsleistung (PMA) aufnimmt.
  4. Heizverfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei: - während des ersten Schrittes, die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit mindestens 60 % der maximalen Versorgungsleistung (PMA) erhält.
  5. Heizverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei während des zweiten Schrittes die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit versorgt wird, indem nur die erste elektrische Energie (EE1) berücksichtigt wird, die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit während des ersten Schrittes zugeführt wird, gegebenenfalls durch einen Heiz-Multiplikatorkoeffizienten moduliert.
  6. Heizverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das einen dritten Schritt umfasst, der nach der vollständigen Zufuhr der zweiten elektrischen Energie (EE2) zu der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit beginnt und aus Folgendem besteht: - Halten des mindestens einen Prioritätsbereichs (10) des Elements auf der Solltemperatur durch Versorgen der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit mit einer ersten elektrischen Halteleistung, - Zuführen einer zweiten elektrischen Halteleistung, die auf der Basis der ersten elektrischen Halteleistung berechnet wird, zu der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit.
  7. Heizverfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit einen ersten elektrischen Widerstand (R1) umfasst, wobei die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit einen zweiten elektrischen Widerstand (R2) umfasst, und wobei, während des dritten Schrittes, die zweite elektrische Halteleistung, die der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit zugeführt wird, gleich der ersten elektrischen Halteleistung ist, die durch ein Verhältnis des Wertes des zweiten elektrischen Widerstands (R2) dividiert durch den Wert des ersten elektrischen Widerstands (R1) moduliert wird.
  8. Heizverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine erste elektrische Heizeinheit einen ersten elektrischen Widerstand (R1) umfasst, wobei die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit einen zweiten elektrischen Widerstand (R2) umfasst, und wobei die zweite elektrische Energie (EE2) gleich der ersten elektrischen Energie (EE1) ist, die durch ein Verhältnis des Wertes des zweiten elektrischen Widerstands (R2), dividiert durch den Wert des ersten elektrischen Widerstands (R1), moduliert wird,
  9. Heizverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Schritt zum Messen einer Temperatur im Laufe des erstens Schrittes oder im Laufe des zweiten Schrittes ein Schritt zum Messen einer Temperatur des mindestens einen Prioritätsbereichs (10) ist.
  10. Heizverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Schritt nur dann durchgeführt wird, wenn die Solltemperatur um mehr als 15 °C höher ist als die Temperatur des mindestens einen Prioritätsbereichs (10).
  11. Vorrichtung zum Beheizen eines Fahrzeugelements, wie beispielsweise eines Lenkrads oder eines Sitzes, umfassend: - mindestens eine erste elektrische Heizeinheit, - mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit, - mindestens eine Steuereinheit, die zum Steuern der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit und der mindestens einen zweiten elektrischen Heizeinheit angeordnet ist, - mindestens einen Temperatursensor, der angeordnet ist, um eine Temperatur eines Prioritätsbereichs (10) des Elements zu messen, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steuereinheit angeordnet ist: - um eine erste elektrische Energie (EE1) zu bestimmen, die der mindestens einen ersten elektrischen Heizeinheit zugeführt wird, auf der Basis einer Temperatur, die von dem mindestens einen Temperatursensor gemessen wird, - und, um an die mindestens eine zweite elektrische Heizeinheit eine zweite elektrische Energie (EE2) zu liefern, die auf der Basis der ersten elektrischen Energie (EE1) berechnet wird.
  12. Heizvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, die als einzigen Temperatursensor den mindestens einen Temperatursensor umfasst.
  13. Fahrzeuglenkrad, das eine Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12 umfasst und so angeordnet ist, dass es nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 beheizt wird.
  14. Fahrzeugsitz, der eine Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, umfasst und so angeordnet ist, dass er nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 beheizt wird.
  15. Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeuglenkrad nach Anspruch 13 und/oder mindestens einem Sitz nach dem vorstehenden Anspruch.
DE112018000268.3T 2017-01-19 2018-01-18 Verfahren und vorrichtung zum beheizen eines fahrzeugelements Pending DE112018000268T5 (de)

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