DE4338285A1 - Elektronisches Gerät für die Ansteuerung einer Sitzheizung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät für die Ansteuerung einer Sitzheizung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zwecks Erhöhung des Fahrzeugkomforts ist es bekannt, einen Fahrzeug­ sitz beheizbar auszugestalten. Er verfügt dazu über eine in die Sitzfläche integrierte Heizwicklung, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Schalters nach Bedarf oder automatisch, in Abhängigkeit von der Temperatur, mit der Batterie des Fahrzeugs verbindbar ist. Der Minuspol der Heizwicklung liegt an Massepoten­ tial. Der Pluspol liegt in Reihe mit einem Temperaturregler. Bei einigen Fahrzeugen ist der Pluspol zusätzlich mit einem Ein-Aus-Schalter versehen.

Insbesondere in Verbindung mit Rückhaltemitteln für Fahrzeug­ insassen, wie zum Beispiel Gurten und/oder Airbag-Systemen, sind weiter Mittel zur Feststellung der Anwesenheit eines Fahrzeug­ insassen bekannt. Derartige Einrichtungen sind von besonderer Bedeutung bei mit sogenannten passiven Rückhaltemitteln, wie bei­ spielsweise einem Airbag-System, ausgestatteten Fahrzeugen, die im Gefahrenfall ohne menschliches Zutun aktiviert werden. Eine Akti­ vierung ist auch im Gefahrenfall nämlich nur dann notwendig, wenn der betreffende Fahrzeugsitz tatsächlich von einem Fahrzeuginsassen eingenommen ist. Ein überflüssiges Auslösen eines beispielsweise für einen Beifahrer vorgesehenen Airbag-Systems bei leerem Beifahrersitz würde zu erheblichen Kosten im Zusammenhang mit der Wiederinstand­ setzung der Airbag-Bauelemente führen.

Auch bei einem belegten Fahrzeugsitz können Mittel zur Sitzbele­ gungserkennung zweckmäßig zur Feststellung dienen, ob der jeweilige Fahrzeuginsasse eine systemgerechte Sitzposition innehat oder nicht. Diese Feststellung kann im Falle eines Unfalls als Entscheidungs­ kriterium dafür herangezogen werden, ob ein Airbag-System überhaupt oder gegebenenfalls erst etwas später ausgelöst wird, um eine mög­ liche Verletzungsgefahr des Fahrzeuginsassen infolge einer falschen Sitzposition zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Schon im Vorfeld einer Unfallsituation könnte jedoch eine falsche Sitz­ position über geeignete Anzeigemittel, wie beispielsweise eine Warn­ lampe oder einen Signalgenerator angezeigt werden.

Aus US-A1-3 863 209 ist ein Fahrzeugsitz bekannt, der einen in der Sitzfläche angeordneten lastabhängigen Schalter aufweist. Bei Belegung des Sitzes mit einem Fahrzeuginsassen ändert dieser Schalter seinen Schaltzustand und kann beispielsweise einen Strom­ kreis schließen. Bei diesem Schalter handelt es sich um ein von einer Sitzheizung unabhängiges Bauelement.

Um Personen im Schließbereich von Türen zu erkennen, ist eine kapa­ zitive Messung mit Oszillatoren aus DE-OS 30 44 789 bekannt. Die Person begibt sich zwischen die Kapazitätselektroden eines Luftkon­ densators und erhöht dadurch die Kapazität des Oszillatorkondensa­ tors. Die Oszillatorfrequenz nimmt ab.

Aus US-A1-4 885 566 ist weiter eine Einrichtung bei einem Fahrzeug bekannt, die es ermöglicht, das Anlegen eines Sicherheitsgurts zu überprüfen. Diese Einrichtung sieht eine Sitzelektrode und eine bzw. zwei Gurtelektroden vor. Ein belegter Sitz wird durch Kapazitäts­ erhöhung zwischen Sitzelektrode und Gurtelektrode bzw. Kapazitäts­ erhöhung zwischen den beiden Gurtelektroden erkannt. Die Schwin­ gungsfrequenz des Schwingkreises ist von der Sitzbelegung durch einen Fahrzeuginsassen abhängig. Auch bei dieser bekannten Einrichtung ist die in dem Fahrzeugsitz angeordnete Elektrode kein Bestandteil einer Sitzheizung.

Aus DE 36 35 644 C2 ist eine Sitzelektrode bekannt, die mit der Fahrzeugkarosserie als Gegenelektrode (- Masse) einen Kondensator darstellt. Der Kondensator erhöht durch einen Beifahrer seine Kapazität. Der Oszillator erniedrigt bei belegtem Sitz seine Frequenz. Es ist ein Zähler-Speicher vorgesehen, der während einer festen Zeit von 0.1 sek die Oszillatorimpulse zählt und über den Speicher seriell an den Mikrocomputer weitergibt. Es wird nicht die absolute Kapazität, sondern deren momentane Änderung ausgewertet.

Aus DE 41 10 702 A1 ist weiter ein Fahrzeugsitz mit Sitzheizung bekannt, bei dem die Sitzheizung in Doppelfunktion als Sensor für eine Sitzbelegungserkennungsschaltung dient.

Vorteile der Erfindung

Das elektronische Gerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber zahlreiche Vorteile. Dadurch, daß zumindest Teile einer bereits vorhandenen Sitzheizung als Mittel zur Erkennung der Sitzbelegung dienen, läßt sich ein besonders einfacher und damit auch preiswerter konstruktiver Aufbau eines Fahrzeugsitzes realisieren. Das elektronisches Gerät bietet weiterhin den Vorteil, daß das Heizelement und die das Heizelement mit dem elektronischen Gerät, bzw. der Stromquelle verbindende Relaisschaltung auf Fehler überwacht werden können; insbesondere ist auch eine Erfassung der Anzugszeit des Relais möglich. Das Gerät ermöglicht weiterhin die Zuschaltung der Sitzheizung und deren Betrieb über eine beliebige Zeitdauer sowie die Frequenzmessung eines Oszillators, dessen Schwingfrequenz von dem Heizelement beeinflußt wird. Dadurch ist auf einfache Weise die Feststellung möglich, ob der Fahrzeugsitz von einem Fahrzeuginsassen besetzt ist oder nicht. Alle diese viel­ fältigen Steuerungsfunktionen werden mit nur einer einzigen Ver­ bindungsleitung ermöglicht, die das elektronische Gerät mit einem zentralen Steuergerät (Airbag-Steuergerät) verbindet.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei das Blockschaltbild einer Anlage, die das Heizelement der Sitzheizung, ein elektronisches Gerät, einen Temperaturregler und ein zentrales Steuergerät umfaßt; Fig. 2 zeigt den Stromlaufplan eines ersten Ausführungsbeispiels des elektronischen Geräts; Fig. 3 zeigt in Gestalt eines Blockschaltbildes ein zweites Ausführungs­ beispiel und Fig. 4 zeigt den Stromlaufplan des zweiten Aus­ führungsbeispiels eines elektronischen Gerätes.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist mit Bezugsziffer 1 das Heizelement einer elektrischen Sitzheizung bezeichnet, das über von einem elektronischen Gerät 4 steuerbare Kontakte, insbesondere Relaiskontakte 3, bei belegtem Sitz an Spannung liegt. Das Zu- und Abschalten des Heizelements 1 erfolgt auf den Steuerbefehl eines mit dem elektronischen Gerät 4 verbundenen Temperaturreglers 2. Das Heizelement 1 liegt, vorzugs­ weise mit einem Abgriff 5, an einem Anschluß des elektronischen Gerätes 4. Das elektronische Gerät 4 ist weiterhin über eine Leitung 9 mit dem Airbagsteuergerät 6 verbunden. Bei Beginn einer durch den Temperaturregler 2 angeforderten Heizphase schaltet das elektro­ nische Gerät 4 zwecks Ermittlung einer Sitzbelegung kurzzeitig über die Kontakte 3 das Heizelement ab und mißt die Frequenz eines Oszillators, dessen Schwingungsfrequenz von dem Heizelement 1 beeinflußt ist. Ein wiederholtes Zuschalten des Heizelements 1 vermittels der Kontakte 3 erfolgt nur, wenn die Messung ergeben hat, daß der Sitz belegt ist.

In Fig. 2 ist der Stromlaufplan eines ersten Ausführungsbeispiels des elektronischen Geräts dargestellt. Mit Bezugsziffer 1 ist ein Heizelement für die Sitzheizung eines Fahrzeugs bezeichnet, das in zwei Teilelemente 1a, 1b unterteilt ist. Ein Endanschluß des Teil­ elements 1b ist mit dem Masseanschluß verbunden, während der andere Endanschluß des Teilelements 1b an einen ersten Relaiskontakt Rel1 geführt ist, dessen anderer Anschluß mit dem ersten Endstück des zweiten Teilelements 1a verbunden ist. Der zweite Anschluß des Teilelements 1a schließlich ist einerseits an einen ersten Relais­ kontakt Rel2 gelegt, dessen anderer Anschluß an dem positiven Betriebsspannungsanschluß UB liegt. Andererseits ist der erste Relaiskontakt von Rel2 über einen Widerstand R17 mit dem invertie­ renden Eingangsanschluß eines Schaltkreises (Operationsverstärker) IC1/2 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß liegt weiterhin über einen Kondensator C4 und eine Diode D6 an Masse und anderer­ seits über eine Diode D5 an der Betriebsspannung U1. Weiterhin ist der invertierende Eingangsanschluß über den Widerstand R14 mit dem Ausgangsanschluß des Schaltkreises IC1/2 verbunden. Der nicht­ invertierende Eingangsanschluß dieses Schaltkreises ist seinerseits über einen Widerstand R16 mit dem Masseanschluß, über einen Wider­ stand R15 mit dem Betriebsspannungsanschluß U1 und schließlich über einen weiteren Widerstand R13 mit dem Ausgangsanschluß des Schalt­ kreises IC1/2 verbunden. Weiterhin liegt der Ausgangsanschluß des Schaltkreises IC1/2 über einen Widerstand R12 an der Betriebs­ spannung U1. Weiterhin ist der Ausgangsanschluß des Schaltkreises IC1/2 über einen Widerstand R9 mit dem Gate-Anschluß eines Transistors T1 verbunden, dessen Source-Anschluß an Masse liegt und dessen Drain-Anschluß an die Verbindungsstelle von zwei Widerständen R2, R3 geführt ist. Diese Verbindungsstelle liegt andererseits über eine Zenerdiode D1 an Masse. Der andere Anschluß des Widerstands R2 liegt über einen weiteren Widerstand R1 an der Betriebsspannung U1 und andererseits an einem Anschluß des Airbag-Steuergerätes 6. Der andere Anschluß des Widerstands R3 führt zu dem invertierenden Eingangsanschluß eines Schaltkreises IC1/1, der weiterhin über einen Kondensator C1 an Masse liegt. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Schaltkreises IC1/1 ist einerseits über einen Widerstand R4 mit dem Masseanschluß, andererseits über den Wider­ stand R5 mit dem Betriebsspannungsanschluß U1 und schließlich über einen Widerstand R6 mit dem Ausgangsanschluß des Schaltkreises IC1/1 verbunden. Dieser Ausgangsanschluß ist ebenfalls über einen Widerstand R7 mit dem Betriebsspannungsanschluß U1 verbunden. Weiterhin führt der Ausgangsanschluß des Schaltkreises IC1/1 an den Gate-Anschluß eines zweiten Transistors T2, dessen Source-Anschluß mit dem Drain-Anschluß eines dritten Transistors T3 verbunden ist. Der Source-Anschluß dieses dritten Transistors T3 ist mit Masse verbunden, während sein Gate-Anschluß einerseits über eine Zener­ diode D7 an Masse liegt und andererseits über einen Widerstand R11 mit einem Anschluß eines Temperaturreglers 2 verbunden ist. Der Anschluß des Temperaturreglers 2 liegt weiterhin über einen Wider­ stand R10 an Masse. Im Drain-Kreis des Transistors T2 liegt eine Wicklung eines Relais Rel, der eine Diode D2 parallel geschaltet ist. Der dem Transistor T2 fernliegende Anschluß der Relaiswicklung liegt über eine Diode 3 an der positiven Betriebsspannungsquelle UB, die wiederum über einen Kondensator C2 an Masse gelegt ist. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode D3 und der Relaiswicklung liegt über einen Widerstand R8 an dem Betriebsspannungsanschluß U1, der wiederum über eine Zenerdiode D4 einerseits und einen Kondensator C3 andererseits mit dem Masseanschluß verbunden ist.

Sofern ein Heizleistungsbedarf beispielsweise durch einen mit dem Temperaturregler 2 in Wirkverbindung stehenden Temperatursensor festgestellt wird, steuert der Temperaturregler 2 über den Wider­ stand R11 den Transistor T3 in den leitenden Zustand. Die Heizung kann nun für eine beliebige Zeitdauer in Betrieb gesetzt werden wenn auch das Steuergerät 6 einen entsprechenden Ansteuerimpuls ausgibt, der über den Schaltkreis IC1/1 auch den Transistor T2 in den leitenden Zustand versetzt, der daraufhin die Wicklung des Relais Rel aktiviert und die Relaiskontakte Rel1 und Rel2 schließt. Dadurch werden beide Teilelemente 1a, 1b des Heizelementes 1 an die Betriebsspannung gelegt und von Strom durchflossen. Der Schaltkreis IC1/2 mit Peripheriebeschaltung stellt einen Oszillator dar, dessen Schwingungsfrequenz von einer Kapazität beeinflußbar ist, die aus mindestens einem Teilelement 1a, 1b des Heizelements 1 einerseits und beispielsweise der Fahrzeugmasse andererseits besteht. Diese Kapazität ändert sich beispielsweise dadurch, daß der Fahrzeugsitz von einem Fahrzeugpassagier besetzt wird. Durch kurzzeitiges Auf­ trennen des Heiz-Kreises mittels der Relaiskontakte Rel1 und Rel2 kann eine vom Heizvorgang ungestörte Messung der Sitzkapazität erfolgen, wodurch feststellbar ist, ob ein Sitz besetzt ist oder nicht. Falls der Sitz nicht besetzt ist, besteht keine Notwendigkeit für die Heizung des Sitzes, so daß durch Nichtansteuerung des Transistors T2 ein weiterer Heizvorgang unterbunden wird. Zugleich wird die Nichtbelegung des Sitzes auch von dem Airbag-Steuergerät 6 registriert. Diese Information wird dahingehend weiterverarbeitet, daß ein beispielsweise für die Beifahrerseite vorgesehener Airbag im Falle der Nichtbelegung des Sitzes nicht aktiviert wird. Zugleich dient diese Maßnahme auch einem verstärkten Sicherungsbedürfnis, da auch fehlerhafte Sitzpositionen feststellbar sind, die bei sorg­ fältiger Abwägung der Risiken vorzugsweise nicht zu der Auslösung eines Airbags führen sollten.

Diese Schaltung ermöglicht weiterhin, die Erfassung der Anzugszeit des Relais Rel und die Feststellung von Fehlern wie beispielsweise Kurzschlüssen oder Leitungsunterbrechungen im Heizkreis.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektronischen Geräts ist als Blockschaltbild in Fig. 3 und als Stromlaufplan in Fig. 4 dar­ gestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist der Steuer­ eingang 9 des elektronischen Gerätes 4 über einen Widerstand R3 mit dem Steueranschluß eines Transistors T2 verbunden, dessen Source-An­ schluß an Masse liegt und dessen Drain-Anschluß einerseits über einen Widerstand R4 an Betriebsspannung und andererseits an dem Steueranschluß eines zweiten Transistors T3 liegt. Der Steuer­ anschluß des Transistors T2 ist weiterhin über einen Kondensator C1 mit Masse verbunden. Der Steuereingang des elektronischen Gerätes 4 ist weiterhin über einen Widerstand R2 mit der Betriebsspannung und über eine Verbindungsleitung mit dem Ausgangsanschluß eines Oszillators 10 verbunden, der wiederum über einen Steuereingang 10′, wie auch in Fig. 3 dargestellt, zumindest mit einem Teil des Heizelementes 1, 1a, 1b verbunden ist. Im Lastkreis des Transistors T3 ist ein Relais Rel angeordnet, das Kontakte zur Verbindung des Heizelements 1 (Fig. 3) mit der Betriebsspannungsquelle steuert. Der Source-Anschluß des Transistors T3 ist mit Masse verbunden. Der Steueranschluß des Transistors T3 ist mit dem Drain-Anschluß eines weiteren Transistors T4 verbunden, dessen Source-Anschluß an Masse liegt. Der Steueranschluß des Transistors T4 ist mit dem Ausgangsanschluß eines Temperataurreglers 2 verbunden.

Claims (5)

1. Elektronisches Gerät für die Ansteuerung der Heizung eines Fahrzeugsitzes mit einem Heizelement und Schaltmitteln zur Verbindung des Heizelementes mit einer Spannungsquelle, bei dem das Heizelement zugleich als Sensor für eine Sitzbelegungserkennung dient, mit einem Oszillator, dessen Schwingungsfrequenz von dem Heizelement beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Gerät (4) einen Steueranschluß (9) aufweist, über den es mit einem Airbag-Steuergerät (6) verbindbar ist und daß über diesen Steuergang einerseits das Heizelement (1, 1a, 1b) an die Betriebsspannungsquelle (UB) schaltbar und andererseits der Schwingungszustand des Oszillators (10) erfaßbar ist.

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (9) des elektronischen Gerätes (4) über eine Serienschaltung von Widerständen (R2, R3) mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines ersten integrierten Schaltkreises (IC1/1) verbunden ist, dessen Ausgangsanschluß mit dem Steueranschluß eines ein Relais (Rel) steuernden Transistors (T2) verbunden ist.

3. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu dem Transistor (T2) ein weiterer Transistor (T3) geschaltet ist, dessen Steueranschluß mit dem Ausgangsanschluß eines Temperaturreglers (2) verbunden ist.

4. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß des Oszillators (10) mit dem Steueranschluß eines Transistors (T1) verbunden ist, dessen Drainanschluß an den Verbindungspunkt der Widerstände (R2, R3) geführt ist.

5. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (10) einen elektronischen Schaltkreis (IC1/2) umfaßt, dessen invertierender Eingangsanschluß mit dem Heizelement (1) verbunden ist.