KR20090082152A - 차량용 전기적 보조 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 특히 차량이 가속 상태인 동안, 가열된 공기의 온도 오버슈트를 신뢰성있게 방지하는 전기적 보조 가열장치에 관한 것이다. 이를 위해, 방출된 뜨거운 공기의 온도는 차량 속도에 따라 조절된다. 바람직하게는 이것은 차량 속도, 컨버터블 탑의 개방 상태, 외부 온도등과 같은 복수의 차량 파라미터를 용이하게 고려될 수 있도록 하는 저장된 특성 필드를 통해 수행된다. 유입하는 공기의 온도는 차량내에 이미 이용가능한 온도값으로부터도 유도될 수 있다. 친사용자적인 전기적 보조 가열장치는 이런식으로 매우 쉽게 구현될 수 있다-이러한 가열장치는 ㅏㅂ람직하게는 차량 시트내 또는 승객 칸의 후방과 같은 차량내에 국소적으로 사용될 수 있다. 가열된 공기의 온도 요동은 차량의 운행 동작을 동적으로 변화시키는 경우에도 신뢰성있고 용이하게 방지할 수 있다.

보조 가열장치, 가열 엘리먼트, 제어부, 온도 측정부

Description

차량용 전기적 보조 가열장치{ELECTRIC AUXILIARY HEATING FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 전기적 보조 가열장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가열 엘리먼트에 더하여 가열 엘리먼트가 생성하여야 하는 화력을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 보조 가열장치에 관한 것이다.

개방된 컨버터블 탑으로 주행할 때 쾌적성을 개선시키기 위해, 카브리올레에는 틈새 바람이 발생하는 것을 방지하기 위해 오랜 기간동안 이미 가열장치를 사용해오고 있다. 이러한 가열 장치에는 송풍기로 흡입되고 방출되는 공기를 엔진의 폐열을 이용하거나 부가적인 가열 모듈을 이용하여 가열하고 차량의 승객칸으로 송풍한다. 더하여, 차량 승객의 목 주위에서의 뜨거운 공기 흐름을 안내하기 위하여 차량 시트에는 공기 방출구를 구비할 수 있다. 차량의 부속품, 시트 또는 기타 부품에 설치된 이러한 가열장치의 화력은 보통은 사용자에 의해 수동으로 조절되지만 사용자는 가열장치에서 방출된 공기의 정확한 온도와 세기에 큰 영향을 주지는 않는다.

차량 승객의 목주위에 뜨거운 공기를 공급하기 위하여, 예컨대 DE 100 54 009A1은 시트에 제공된 공기 흐름구로부터 방출된 공기 흐름이 차량의 속도에 따라 제어되는 개방 차량용 바람 보호장치를 개시하고 있다. 상기 DE 100 54 009A1에서는 공기 흐름의 세기는 차량 속도가 증가할 때 증가하고, 감소할때 감소된다. 더하여, 화력은 상기 공기 흐름구로부터 방출된 공기의 온도가 일정하게 유지되도록 공기 흐름의 세기가 변하도록 하고 있다. 따라서 DE 100 54 009A1에 개시된 공기 흐름 제어는 매우 복잡할뿐만 아니라 화력이 제어되어야 한다.

더욱이 DE 100 54 009A1은 공기를 가열하는데 사용되는 가열 엘리먼트가 화력이 변할 때 일어나는 관성 효과를 수반한다는 점을 고려하고 있지 않다. 예컨대, 차량의 가속 상태동안 공기 유량이 크게 증가하면, PTC가열 엘리먼트는 관성 때문에 방출된 공기 흐름의 온도를 일정하게하기 위해 필요한 화력을 제공할 수 없게된다. 결과적으로 충분히 가열된 공기가 가속 상태동안 차량 승객의 목에 송풍되고 원하지 않는 틈새바람 현상이 일어난다.

마찬가지의 문제는 차량이 감속하는 동안에도 일어난다. 가열 엘리먼트의 관성 때문에, 화력은 공기 유량이 감소하는 것 만큼 빨리 감소될 수 없다. 따라서, 과도하게 높은 온도를 갖는 공기가 상기 감속시에 차량 승객의 목에 송풍된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제를 제거할 수 있게하는 개선된 전기적 보조 가열장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 상기 목적은 이하의 독립항의 구조에 의해 달성된다. 본 발명의 더 개량되고 진보된 구조를 갖는 유리한 실시예는 종속항에 개시되어 있다.

본 발명의 특별한 접근방법은 보조 가열장치로부터 방출된 공기 흐름의 양대신, 차량 속도에 따라 상기 공기 흐름의 온도가 조절된다는 것이다. 본 발명에 따라 전기적 보조 가열장치는 보조 가열장치를 통해 흐르는 공기를 가열시키는 적어도 하나의 PTC가열 엘리먼트와 가열 엘리먼트에 의해 발생된 화력을 조절하는 제어부를 포함한다. 속도에 종속적인 영향, 예컨대 후류에 의한 영향을 보상하기 위하여, 제어부는 보조 가열장치로부터 방출된 공기의 온도를 차량 속도에 따라 조절한다.

결과적으로, 본 발명에 따라, 차량 승객에게 쾌적한 온도가 승객의 목주위에 형성된다. 종래기술에 따르면 공기 유량은 이러한 목적을 달성하기 위하여 차량의 속도에 따라 변한다. 그러나 동작 경과가 채용될 때, 방출된 공기의 온도를 일정하게 유지하는 것은 어렵다. 통과하는 공기량이 변할 때마다, 짧은 기간동안 승객의 목주위로 뜨겁거나 차가운 공기가 송풍된다. 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 가열장치를 이용하여, 이러한 결점은 효과적으로 제거될 수 있고 전기적 보조 가열장치의 구조적 설계는 부가적으로 간소화될 수 있다.

바람직한 실시예에 따라, 제어부는 방출된 공기의 온도를 변화시키기위하여 발생되는 화력에 대한 기본값을 조절한다-이러한 기본값에서 시작하여, 화력은 차량의 속도에 따라 변한다. 바람직하게는 기본값은 차량 승객에 의해 미리선택가능하거나 외부 파라미터, 예컨대 외부 온도에 응하여 자동적으로 조절된다.

결과적으로 방출된 뜨거운 공기의 온도는 차량 승객의 필요 내지 외부 영향에 쉽게 적응될 수 있도록 한다. 이것은 차량의 승객의 목 부위에 보조 가열장치를 사용할때 특히 유리하다. 운전자가 개방된 컨버터블 탑으로써 주행할 때, 바람의 냉기, 결과적으로 틈새바람 현상의 세기가 외부 온도에 의해 상당히 영향을 받는다. 상기한 바와 같이, 많은 가열장치는 차량 승객에 의해 수동으로 선택가능하고 각각이 특정한 화력 세기를 할당한 다양한 쾌적 단계를 부가적으로 제공할 수 있다. 기본값을 고려하여, 차량 승객이나 외부 온도의 영향에 의해 규정된 개별 요구조건이 방출된 공기의 온도 제어에 있어서 고려될 수 있다.

가열장치의 쾌적 단계의 선택에 더하여, 대부분의 차량은 가열장치의 공기 유량을 개별 요구에 맞추는 가능성을 제공하기도 한다. 예컨대, 공기를 가열장치에 공급하는 송풍기의 회전수를 조절하기 위하여 송풍기 스테이즈를 선택할 수 있다. 이러한 상황을 고려하기 위해, 바람직하게는 기본값의 조정시 보조 가열장치는 보조 가열장치를 통한 공기 유량을 고려한다.

온도를 변화시키기 위해 발생되어야 하는 화력의 차량 속도에 대한 종속성은 때때로 이론적으로는 정확히 알려지지 않기 때문에, 바람직하게는 보조 가열장치가 차량 속도에 대한 화력의 종속성을 설명하는 특성 필드를 저장한다. 이러한 특성 필드는 용이한 방법으로 실험적으로 측정될 수 있다.

또한 흡입된 차가운 공기의 온도는 요구되는 화력에 대하여 필연적으로 영향을 미친다. 생성되는 화력을 조절하기 위하여, 바람직한 실시예에 따라, 보조 가열장치는 보조 가열장치에 의해 가열되는 공기의 온도-이하, “냉기 온도”라 한다-를 측정하는 온도 측정부를 부가적으로 포함한다. 확인된 냉기 온도에 기초하여 제어부는 상기 냉기 온도에 따라 부가적으로 가열 엘리먼트에 의해 생성되는 화력을 측정한다.

가열될 차가운 공기의 온도의 측정 때문에, 생성되는 화력은 유입하는 공기의 특성에 정확하게 적응될 수 있다. 가열장치로부터 방출된 공기의 열기 온도의 속도 종속적인 제어는 이런식으로 차량 속도에 정확히 적응될 수 있다. 가열되는 공기가, 예컨대 매우 차갑다면, 상기 공기를 소정의 온도로 가열하기 위해 보다 높은 화력이 필요하지만, 반면 그렇게 차갑지 않은 공기를 가열하는데는 보다 낮은 화력으로 충분하다. 보조 가열장치로부터 방출된 공기의 정확한 온도는 화력 및 냉기 온도에 종속되므로, 이러한 온도는 훨씬 더 효과적으로 제어될 수 있다.

온도 측정부는 바람직하게는 적어도 하나의 측정된 온도값을 이용하여 냉기 온도를 측정한다. 냉기 온도의 측정을 개선하기 위하여, 보정 팩터를 부가적으로 사용할 수 있다. 보정 팩터를 이용하면 가열되는 공기의 온도를 측정하기 위해 가열 엘리먼트의 전방, 에어 덕트내에 배치되는 센서를 사용할 필요가 없어진다. 이러한 온도는 오히려 공기 조화 시스템과 같은 차량의 다른 구성요소에 의해 이용가 능하게 되는 온도값으로부터 측정될 수 있다. 환기/가열의 재순환 공기 모드에서는, 흡입된 공기의 온도가 차량의 승객칸내의 온도에 기초하여 쉽게 측정될 수 있는 반면 외부 공기가 차량으로 흐르는 흐름 모드에서는 차량에서의 외부 온도가 냉기 온도에 대한 양호한 값을 나타낸다.

차량내에서 탐지된 온도값으로부터 냉기 온도를 측정하기 위하여, 바람직하게는 적어도 하나의 보정 팩터가 사용되고, 상기 보정 팩터는 측정된 온도 및 가열되는 공기의 정확한 온도간의 차이를 보상한다. 이러한 온도 차이는 차량이 운행중일때는 때때로 일정하지 않다. 이러한 시간적인 변화를 고려하기 위하여, 더 유리한 실시예에 따라 온도 측정부는 측정된 온도값에 대하여 냉기 온도의 시간적인 변화를 보정하는 보정 팩터를 사용한다.

개방된 컨버터블 탑이나 개방 윈도우를 갖고 이동하는 차량에서는, 외부 온도가 가열되는 공기의 냉기 온도에 상당한 영향을 미치기 때문에, 냉기 온도는 바람직하게는 차량내의 온도와 차량외의 온도의 가중 조합에 기초하여 측정된다.

대안으로, 본 발명에 따른 온도 측정부는 냉기 온도를 측정하기 위해 사용되고 송풍기와 가열 엘리먼트사이에 공기 흡입부에 배치되는 온도 센서를 이용한다. 냉기 온도는 종종 가열 엘리먼트 전방에서 바로 측정되지 않기 때문에 상기 냉기 온도는 온도 측정이후 및 공기가 가열되기 전에 다소 변할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 측정된 값으로부터 편차를 고려하는 보정 팩터를 부가적으로 사용한다.

가열 엘리먼트의 가열 특성이나 차량 종속적 영향과 같은 생성되는 화력을 측정하기 위해 필요한 파라미터는 대개 이론적으로 알려지지 않기 때문에, 보조 가 열장치는 바람직하게는 생성되는 화력을 입력값에 따라 설명하는 특성 필드를 저장한다. 보조 가열장치의 제어는 수학적인 공식과 특성 필드의 조합에 의해 유효하게될 수 있다. 제어부는 또한 특성 필드에 의하여 완전히 화력의 조절을 수행할 수도 있다.

바람직한 실시예에 따라, 보조 가열장치는 가열 엘리먼트에 가열되는 차가운 공기를 공급하는 송풍기를 더 포함한다. 송풍기를 보조 가열장치에 일체화함으로써, 차량 생산이 용이하게 될 수 있는데, 이는 보조 가열장치와 송풍기를 설치하기 위한 별개 운영 단계가 필요하지 않기 때문이다.

본 발명을 이용하여, 자체적으로 충분히 동작하는 보조 가열장치로서 차량내의 어느곳에도 전기적 보조 가열장치가 용이하게 사용될 수 있다. 따라서 상기 보조 가열장치는 국소적 가열을 유효하게 하기 위해 특히 적당할 수 있고 예컨대, 차량 시트내, 승객칸의 후방에, 플로어룸내, 차량의 B 또는 C칼럼내와 같은 임의의 사용 위치에서 설치될 수 있다. 특히 생성되는 화력을 정확하게 판정할 수 있기 때문에 차량의 승객에 근접하여 보조 가열장치를 사용할 수 있도록 한다. 따라서 보조 가열장치는 바람직하게는 시트, 승객의 등이나 목부위에 뜨거운 공기를 공급하는 차량용 시트내에 제공된다.

본 발명은, 특히 차량 가속 상태동안 가열된 공기의 온도 오버슈트를 신뢰성있게 방지하는 전기적 보조 가열장치를 개시한다. 이를 위해, 방출된 뜨거운 공기의 온도는 차량 속도에 따라 조절된다. 이는 바람직하게는 차량 속도, 컨버터블 탑 의 개방 상태, 외부 온도 등과 같은 복수의 차량 파라미터가 용이하게 고려될 수 있도록 하는 저장된 특성 필드를 통해 수행된다. 유입하는 공기의 온도는 차량내에서 이미 이용가능한 온도값으로부터 유도될 수 있다. 사용자 편의적인 전기적 가열장치는 이런식으로 매우 용이하게 구현될 수 있다-이러한 가열장치는 바람직하게는 승객칸의 후방에서 또는 차량 시트에서 등의 차량내에서 국소적으로 사용될 수 있다. 가열된 공기내의 온도 요동은 차량의 동작 상태를 동적으로 변화시키는 경우에도 신뢰성있고도 용이하게 방지할 수 있다.

본 발명의 기타 이점, 특징 및 상세는 이하의 바람직한 실시예의 설명과 첨부 도면으로부터 알 수 있다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 전기적 보조 가열장치의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 보조 가열장치(1)는 가열부(3)와 제어부(2)를 포함한다. 가열부(3)는 하나 이상의 PTC가열 엘리먼트와 라디에이터 엘리먼트를 포함한다. 라디에이터 엘리먼트는 라디에이터 엘리먼트를 통해 흐르는 공기에 화력을 전달한다. 제어부(2)는 하나 이상의 가열 엘리먼트의 화력을 조절한다.

보조 가열장치(1)를 차량내 기타 구성요소에 연결하기 위하여, 보조 가열장치(1)는 단자(4)를 구비한다. 이러한 단자는 차량내 또는 차량에서 측정된 파라미터값, 예컨대 차량 속도 센서나 온도 센서로부터의 파라미터값을 제어부(2)에 공급하는데 사용할 수 있다. 도한 기타 차량의 구성요소의 신호 또는 친사용자적인 소정이 제원이 본 단자를 통해 제어부(2)에 전송될 수 있다.

보조 가열장치(1)는 아날로그 또는 디지털 형태로 직접적으로 차량의 외부 장치에 연결될 수 있다. 그러나 이런 경우에는 상당한 케이블 소비를 요하는데 이는 각각의 외부 장치가 보조 가열장치(1)에 별개로 연결되어야 하기 때문이다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 차량내에서 예컨대 CAN이나 LIN등의 버스를 사용하는 것이 점점더 일반화되고 있다. 이러한 버스는 복수의 장치의 신호를 차량의 기타 장치에 단일 라인에 의해 전달한다. 단자(4)를 이용하여, 보조 가열장치(1)는 이러한 데이터 버스에 용이하게 연결될 수 있고 버스를 통해 수신된 신호를 더 처리할 수 있다. 예컨대, 제어부(2)는 차량의 속도를 나타내는 신호를 상기 버스를 통해 수신할 수 있다.

그러나 당업자는 상기한 단자의 사용은 단지 일예에 불과하고 단자는 보조 가열장치에 영향을 미치는 많은 가능성을 제공한다는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, 보조 가열장치는 송풍기를 더 구비한다. 송풍기는 가열 엘리먼트를 통해 가열된 공기를 송풍하는 공기 흐름을 방출구를 통해 승객칸으로 생성한다. 본 실시예는 도 5를 참조로 이하 상세히 설명한다.

방출된 공기의 온도의 제어는 차량 속도에 대하여 결론을 도출되도록 하는 신호에 기초한다. 본 신호는 정확한 차량 속도값을 나타내는 타코메터 신호일 수 있다. 대안으로, 신호는 휠 속도나 기어의 회전 속도일 수 있고 앤티로크식 브레이크 시스템으로부터 올 수 있다. 이 신호에 기초하여, 제어부(2)는 보조 가열장치로부터 방출된 공기의 온도를 제어하고 따라서 차량의 속도가 증가할 때 공기의 온도가 상승하고 차량의 속도가 감소할 때 공기 온도가 떨어진다.

이하, 방출된 공기의 온도의 속도-종속적인 제어를 나타내는 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다.

본 발명의 특별한 접근방법은, 종래 기술에서와 달리, 공기의 유량이 차량의 속도로부터 연계되지 않는다는 사실에서 나타난 것이다. 차량의 속도가 변할 때 목부위에서 쾌적한 온도를 얻기 위해서, 공기 유량은 실질적으로 일정하게 유지되고 방출된 공기의 온도는 변하게된다.

보조 가열장치를 통해 일정한 공기 유량을 얻기 위해, 송풍기의 속도는 차량의 순간 속도와 독립적으로 동일하게 유지된다. 따라서 화력의 증감에 따라 보조 가열장치로부터 방출된 공기 흐름의 온도의 증감을 일으킨다. 결과적으로, 가열 엘리먼트의 상기한 관성에 관하여서도, 강한 속도 변화동안, 종래의 보조 가열장치에서 일어날 수 있는 불리한 온도 요동을 방지할 수 있다.

본 발명의 범위내에서 일정한 공기 유량이 공기 유량이 변할 수 없음을 의미하지는 않는다. 사용자에 의해 상이한 공기 유량이 미리선택될 수 있음은 당연하다. 공기 유량은 차량의 속도외의 다른 파라미터에 따라 변할 수도 있다. 이를 위해, 제어부(2)는 공기 흐름의 세기에 대한 정보를 제공하고 송풍기 또는 차량의 몇몇 다른 구성요소에 의해 방출되는 신호를 단자(4a)를 통해 수신할 수 있다. 본 신호는 송풍기의 회전수 또는 선택된 환기 단계에 대한 정보를 제공할 수 있다. 수신된 신호에 기초하여, 제어부(2)는 화력이 공기량의 변화에 적응되도록 하여 바람직하게는 공기 흐름 세기의 증가에 따라 화력의 증가를 일으키고 공기 흐름의 감소에 따라 화력의 감소를 일으키게 된다.

상기한 바와 같이, 보조 가열장치로부터 방출된 공기 흐름의 온도는 화력을 변화시킴으로써 제어된다. 그렇게 함으로써, 속도의 증가에 따라 공기의 온도를 증가시키고 속도의 감소에 따라 공기의 온도를 감소시키도록 가열 엘리먼트에 의해 가열되는 공기로 전달되는 화력은 차량 속도에 맞추어진다. 화력의 속도 종속성과 결과적으로 방출된 공기의 속도 종속성은 몇가지 방법으로 제어될 수 있다.

이것은 차량의 속도나 휠의 속도로부터 화력의 종속성을 설명하는 선형 또는 비선형 함수 관계를 이용하여 수행될 수 있다. 차량 속도에 대한 화력의 종속성 및 기타 가능한 파라미터를 반영하는 특성을 사용하는 것 또한 가능하다. 이런 경우에, 화력을 측정하기 위한 계산 노력을 방지할 수 있다. 그러나 당업자는 필요한 화력을 측정하기 위한 기타 가능한 방법이 있고 상기한 방법은 단지 예에 불과함을 이해할 것이다.

상기한 및 하기할 기능을 수행하기 위하여, 제어부(2)는, 가열 엘리먼트의 제어를 정의하는 특성 이나 함수 루틴 또는 제어 프로그램을 저장하기 위한 메모리부(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 더욱이, 제어부(2)는 이 경우에, 바람직하게는 메모리부에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 그러나 당업자는 열기 온도의 속도 종속적인 제어는 몇몇 다른 방식으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

또한 메모리부에 저장된 제어 프로그램을 업데이트하거나 단자(4)를 통해 제어부(2)를 서비스할 수도 있다.

화력의 제어는 가열 엘리먼트를 통해 (또는 바람직하게는 별개의 복수의 제 어가능한 PTC가열 엘리먼트를 통해) 흐르는 흐름의 세기를 적당히 선택함으로써 용이하게 수행될 수 있다. 보조 가열장치의 별개로 제어가능한 가열 단계의 수에 따라, 각각의 가열 단계에 공급될 전류를 조절하는 전력 반도체가 대개 이러한 목적을 위해 사용된다.

본 발명에 따른 제어에 의해, 가열 엘리먼트에 의해 보조 가열장치를 통해 흐르는 공기로 전달되는 화력은, 여하한의 불리한 제어 오버슈트없이, 속도 증가에 따라 공기의 온도가 증가하는 식으로 차량 속도에 맞추어진다. 가열된 공기 흐름의 불쾌한 과열을 신뢰성있게 방지할 수 있다.

보조 가열장치로부터 방출된 공기의 열기 온도가 속도 따라 변하는 경우, 차량의 속도뿐만 아니라 외부 온도도 고려하는 것이 유리하다. 상기한 바와 같이, 많은 가열장치는 차량 승객에 의해 수동으로 선택가능하고 각각이 특정한 화력 세기를 연계한 다양한 쾌적 단계를 부가적으로 제공할 수 있다.

이를 고려하기 위하여, 바람직하게는, 가열된 공기의 온도를 변화시키는데 사용되는 화력이 차량 승객에 의해 미리 선택될 수 있는 기초값으로부터 시작하여 차량의 속도에 따라 조정된다. 수동 입력에 더하여 또는 대신하여 이러한 기초값은 외부 온도 또는 컨버터블 탑이나 윈도우가 개방된 정도와 같은 외부 파라미터에 따라 제어부나 공기 조화 시스템에 의해 자동적으로 조절될 수도 있다. 이 경우, 제어부(2)는 각각의 기초값과 각각의 쾌적 단계에 속도 종속 화력값을 할당한다. 그러나 본 발명은 정확한 화력값의 사용에 제한되지는 않는다. 대안으로, 각각의 쾌적 단계에 대하여 특정의 화력을 기초값으로 저장하고 각각의 기초값에 대하여, 차 량의 속도에 따라 기초값이 어떻게 증감해야하는지를 나타내는 보정값을 저장할 수 있다. 단 하나의 쾌적 단계에 대한 정확한 온도값을 저장하고, 기타 쾌적 단계에 대하여 저장된 온도가 선택된 각각의 쾌적 단계에 따라 어떻게 적응되어야하는지를 나타내는 보정값을 사용할 수도 있다. 그러나 당업자는 하나 또는 복수의 기초값으로부터 시작하여, 속도 종속적인 방식으로 화력을 가변시키는 복수의 가능성을 갖는다는 점을 이해할 것이다.

상기한 바와 같이, 보조 가열장치를 통한 공기 유량은 속도 종속적인 방식으로 변하지 않는다는 것은 본 발명의 중요한 특징이지만 이러한 특징이 곧 본 발명이 공기 흐름 세기의 변화를 완전히 배제한다는 것을 의미하지는 않는다.

현대의 환기 시스템은, 예컨대 차량 승객에 의해 선택될 수 있는 복수의 송풍기 단계를 제공할 수 있다. 더하여, 공기 조화 시스템은 도중에 신선 공기 모드에서 재순환 공기 모드로 수동 또는 자동으로 전환될 수 있고, 따라서 송풍기에 의해 승객칸으로 송풍되는 공기 흐름의 세기에서 변화가 일어날 수 있다.

공기 흐름의 세기의 이러한 변화를 고려하기 위하여, 공기 유량이 변화될 때 방출된 공기의 온도 변화를 방지하기 위하여 수동 내지 자동으로 선택된 공기 흐름의 세기로 적응되는 것은 바람직하게는 화력의 기초값이다. 결과적으로 환기 쾌적 단계의 변화에 따라 생성되는 화력을 변화시킨다.

부하가 변화하는 경우, 즉 가열 엘리먼트에 의해 생성되는 화력의 비연속 변화시 관성 효과를 보상하기 위하여, 바람직하게는, 가열 엘리먼트(3)에 의해 발생된 화력은, 부하 변화가 일어날 때, 상기 화력이 초기에는 특정 기간동안 소정의 목표값에서 벗어나도록 제어된다.

도 2는 공기 흐름 세기의 증가 및 그 결과적인 생성되는 화력의 증가시 가열 엘리먼트(3)에 의해 생성된 화력의 예시적인 시간-종속적인 특성을 나타낸다. 방출된 공기를 보다 신속히 가열하기 위하여 그리고 가열 엘리먼트의 관성을 보상하기 위하여, 가열 엘리먼트는, 예컨대 양성적인 부하 변화에 응하여, 현재 차량의 속도에 연계된 것보다 높은 가열 에너지를 일시적으로 공급받는다. 보다 높은 화력을 선택함으로서, 관성에 불구하고 공기가 원하는대로 가열되는 것이 수행된다.

마찬가지로, 제어부(2)는 예컨대 보다 낮은 쾌적 단계의 선택과 같은 음성적인 부하 변화에 응하여, 가열 엘리먼트에 대하여 선택된 가열 에너지가 각각의 차량 속도에 대하여 설정된 가열 에너지보다 낮도록 구성된다. 이러한 보다 낮은 화력의 선택은 보다 낮은 공기 흐름율과 연계하여 가열 엘리먼트의 열질량에 저장된 에너지에 의해 야기될 수 있는 송풍 온도의 가능한 상승을 방지할 수 있다. 생성되는 화력은 음성적 로드 변화시 줄어든다는 사실때문에, 송풍 온도의 오버슈트와 결과적인 과도한 가열 효과과 방지된다는 결과로 귀결된다.

가열 엘리먼트나 가열 엘리먼트들은 바람직하게는 펄스폭 변조(PWM)를 통해 제어된다. 화력은 듀티 사이클을 통해 조절된다. 부하 변화가 일어나면, 이러한 듀티 사이클은 짧은 기간동안 증가하거나 (양성적인 부하 변화시, 즉, 보다높은 쾌적 단계로의 전환이 일어날때) 감소한다(음성적인 부하 변화시, 즉, 보다 낮은 쾌적 단계로의 전환이 일어날때). 그러나 듀티 사이클의 시간적인 증감의 정확한 제어의 이론저인 측정은 어렵다. 수행되어야할 요구사항에 따라, 바람직하게는 차량에 종 속적인 방식으로 경험적으로 측정된다.

도 2에 도시된 스위치-온 오버슈트가 선택된 기간동안 일정한 값을 상정하고 있지만, 이러한 선택은 의무사항이 아니다. 시간에 따라 변하고 초기값에서 시작하여, 각각의 속도에 연계된 화력으로 연속적으로 또는 순차적으로 감소하는 스위치-온 증가를 사용할 수도 있다. 마찬가지로, 시간에 따라 변하고 초기값에서 화력으로 증가하는 값 내지 일정한 값이 스위치-온 감소를 위해 선택될 수 있다.

공기 흐름의 세기는 차량 속도에 따라 제어되지 않기 때문에, 공기 흐름 세기의 변화의 발생은 매우 드물다. 결과적으로, 종래의 보조 가열장치와 달리, 온도 오버슈트는 거의 발생하지 않고 실제 그러한 경우라면, 상기한 스위치-온 증감을 사용하여 방지할 수 있다.

본 명세서에 기술한 방출된 뜨거운 공기의 온도 제어에 있어서, 유입 공기의 온도는 고려되지 않았다. 열기 온도의 속도-종속적인 적응의 개선은 가열되는 공기의 냉기 온도를 고려함으로써 수행될 수 있다.

도 3은 제어부(2)와 PTC가열 엘리먼트(3)에 더하여, 온도 측정부(5)를 더 구비한 전기적 보조 가열장치의 개략적인 구조 설계를 도시하고 있다. 온도 측정부(5)는 제어부(2)에 연결되어 상기 제어부(2)에 가열 엘리먼트(3)에 들어오는 차가운 공기의 온도를 반영하는 온도값을 공급하는데, 상기 온도값은 PTC가열 엘리먼트의 화력을 측정하는데 사용된다.

보조 가열장치(1)를 차량내의 기타 구성요소에 연결하기 위하여, 보조 가열장치(1)에는 단자(4a 및 4b)가 제공된다. 단자(4b)를 이용하여, 예컨대 온도 측정 부(5)는 차량내부 또는 차량상에 제공된 온도 센서에 연결될 수 있다. 또한 단자(4a)를 통해 제어부(2)의 동작에 영향을 미칠 수도있다. 이러한 단자는 예컨대 사용자 정의된 소정의 값이나 차량의 기타 구성요소의 신호를 제어부(2)에 전달하기 위해 사용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 보조 가열장치(1)는 아날로그나 디지털 형식으로 직접적으로, 또는 데이터 버스에 의해 차량의 외부 장치에 연결될 수 있다. 예컨대, 온도 측정부(5)는 에어 덕트내에 제공된 센서 또는 차량내 설치된 공기 조화 시스템의 온도값을 버스를 통해 공급했을 수 있고, 수신된 값에 기초하여, 가열될 공기의 냉기 온도를 측정할 수 있다.

마찬가지로, 제어부(2)와 온도 측정부(5)를 단자(4a 및 4b)를 통해 업데이트하거나 서비스제공을 할 수도 있다. 그러나 당업자는 상기한 단자의 사용은 단지 일예에 불과하고 단자는 보조 가열장치에 영향을 미치는 많은 가능성을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 보조 가열장치에 두개의 별개의 단자를 제공할 필요도 없다. 보조 가열장치는 예컨대 상기 제어부(2)에 연결되고 제어부(2)가 데이터를 공급받는 단 하나의 단자(4a)만을 포함할 수 있다. 이러한 경우에 온도 측정부(5)에 의해 필요한 데이터는 필요하다면 제어부(2)에 의해 온도 측정부(5)으로 제공된다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따라 냉기 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 구비하는 부가적인 송풍기를 갖는, 본 발명에 따른 전기적 보조 가열장치을 상세히 도시한 도면이다. 그러나 상기한 바와 같이, 이러한 온도 센서를 사용하는 것이 필수적인 것은 아니다.

보조 가열장치(1)는 가열 엘리먼트(3)가 나란히 배치된 플랫 박스(6), 제어부(2)와 온도 측정부(3)가 일체화된 전자 제어부(7)를 갖는 회로 보드, 방사형 송풍기(8), 및 온도 센서(10)를 구비한다. 박스(6)의 외주면에 수개의 마운팅 링크(9)를 부가적으로 구비한다. 상기 마운팅 링크(9)는 차량의 지지체내에 박스(6)를 상보부(complementary counterpart)에 연결하기 위해 사용된다. 온도 센서(10)는 차가운 공기부에 제공되고 전자 제어부(7)에 연결된다. 더욱이, 전자 제어부(7)는 상세히 도시되지 않은 라인을 통해 차량의 배선 시스템, 방사형 송풍기(8), 또는 시트나 부속품의 영역에 바람직하게 제공되는 적당한 제어 엘리먼트에 연결된다. 이러한 제어 엘리먼트는 예컨대 서로에 독립적으로 송풍기의 속도 및/또는 열기 온도를 조절하는데 사용될 수 있다. 또한, 전자 제어부(7)는 온도 센서(10)에 더하여 또는 대신에 차량용 버스에 연결될 수 있다. 상기 차량용 버스는 차량에서 이용가능한 주변 파라미터, 예컨대 내부 온도, 외부 온도, 차량 속도, 컨버터블 탑의 상태 (개방/폐쇄)등을 전자 제어부(7)에 공급한다.

도 4은 본 발명을 사용하는 많은 가능한 경우를 분명히 도시하고 있다. 도 4에 도시된 형태의 보조 가열장치는 차량내의 많은 위치에서 사용된다. 예컨대 보조 가열장치는 대시보드나 차량용 시트의 시팅면, 백레스트 및 넥레스트의 부위에 설치된다. 더욱이, 현대의 차량은 안락함을 개선하기 위해 복수의 송풍기나 가열 모듈을 포함한다. 본 발명은 차량내 일체로된 가열 엘리먼트 중 각각의 개별적 하나에 대하여 별개로 유입 공기의 온도를 측정한다는 점에서, 각각의 가열 엘리먼트는 자체 충분히 도작가능하고 따라서 국소적으로 사용될 수 있다.

도 5에는 차량용 시트를 가열하기 위한 본 발명에 따른 보조 가열장치의 사용에 대한 하나의 가능한 실시예를 도시하고 있다. 차량용 시트(11)는 보통 시트 쿠션부(12) 및 백레스트(13)를 포함한다. 시트 쿠션부(12)와 백레스트(13) 모두는 지지체를 필수적으로 포함한다-이것은 특히 지지체가 폴리우레탄등의 경질폼으로 제조될때 유리하지만, 내부스프링 시트로서 구현될 수도 있다. 상기 지지체는 필요한 고정 레일과 프레임을 일체로 형성하고 있다. 경질폼의 표면은 예컨대 벨루어나 가죽 등 외부 커버(15)가 놓이는 직물(14)이 접착되어있다.

도 5에 도시된 실시예에서, 경질폼에 공기 흐름 통로(16)가 제공된다. 상기 공기 흐름 통로(16)는 챔버에서 종단하고 전체 길이를 따라 직물(14)을 향해 개방되어 있다. 시트 쿠션부(12)의 후방 및 백레스트(13)의 후방에서, 이러한 목적을 위해 제공된 개구내에 보조 가열장치(6)가 위치된다. 보조 가열장치에 의해 가열된 공기는 공기 흐름 통로(16)를 통해 차량용 승객으로 진행된다. 도 5에 시트의 백레스트부와 시트 쿠션부에 대한 가열 장치만을 도시하고 있지만 본 발명에 따른 보조 가열장치는 차량 승객의 목부위를 따뜻하게 하기 위하여 공기 흐름 통로또는 복수의 공기 흐름 통로)를 포함하는 시트에 같이 똑같이 사용될 수 있다. 이런 경우에, 하나는 물론 예컨대 세개의 보조 가열장치를 사용할 수 있고, 각각의 보조 가열장치는 시트, 시트에 앉는 사람의 등이나 목 부위에 뜨거운 공기를 공급한다. 더하여, 보조 가열장치는 예컨대 차량의 승객칸의 후방 가열을 위해 시트 외부에서 사용될 수 있다.

그러나 차량에 복수의 보조 가열장치를 사용하면 각각의 개별적인 가열 엘리 먼트(3)에 전자 제어부(7)를 제공할 필요가 없다. 비용을 줄이기 위해, 버스를 통하여 또는 아날로그 방식으로와 같은, 개별적인 가열 엘리먼트에 연결되고 각각의 가열 엘리먼트에 의해 생성되는 화력을 개별적으로 조절하는, 단 하나의 전자 제어부가 차량에 제공될 수 있다.

개별 송풍기(8)에 각각의 개별적인 가열 엘리먼트를 연결하거나 각각의 가열 장치가 개별 송풍기(8)를 구비할 필요도 없다. 비용과 차량의 중량을 줄이기 위해, 각각의 가열엘리먼트에 공기를 공급하는 단하나의 송풍기(8)에 복수의 가열 엘리먼트가 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 보조 가열장치는 예컨대 중앙 송풍기로부터 차량내의 보다 후부에 배치되는 공기 벤트에 공기를 전도시키기 위해 사용되는 에어 덕트에 배치된다. 이러한 경우에 개별적인 송풍기를 요하지 않는다. 더하여, 차량용 시트는 외부 송풍기에 연결되고 본 발명에 따른 하나 이상의 보조 가열장치가 제공된, 하나 이상의 에어 덕트를 포함할 수 있다. 가열장치에 공급되는 차가운 공기 흐름의 파라미터는 중앙 공기 조화 시스템에 의해 제공될 수 있다.

상기한 바와 같이, 생성되는 화력은 본 발명의 일 실시예에 따라 가열되는 공기의 냉기 온도에 상당히 의존한다. 생성되는 화력은 예컨대 제어량으로서 냉기 온도를 포함하는 수학식에 의해 상이한 방법으로 측정될 수 있다. 이러한 수학적 계산 노력은 특징 또는 특성 필드가 사용될때 방지할 수 있다. 화력을 측정하기 위한 이러한 방법의 경우, 보조 가열장치에서의 측정에 의해 특성이 실험적으로 측정되는데, 상기 특성은 냉기 온도 및 속도 종속적인 열기 온도에 대한 화력의 종속성을 반영하고 동작시 보조 가열장치로부터 방출된 뜨거운 공기가 각각의 차량 속도 에 최적화되도록할 수 있다.

온도 측정을 개선하기 위하여 두개의 측정 방법이 조합될 수도 있다. 예컨대, 파라미터의 온도 종속과 같은 수학적인 계산의 부태양이 특성 필드에 의해 용이하게 대표될 수 있다. 이것은 파라미터의 특성에 대한 정확한 공식이 보통은 존재하지 않기 때문에 계산 노력을 상당히 줄일 수 있다. 특성의 사용은 필요시 특성이 업데이트될 수 있는 이점도 갖는다. 특성을 재측정함으로서, 예컨대 개선된 특정방법을 이용하면, 냉기 온도의 측정을 최적화할 수 있다. 더하여, 이는 보조 가열장치의 변하는 특성에, 예컨대 상기 보조 가열장치의 가능한 소일링(soiling)으로 화력의 제어를 적응시킬 수 있도록 한다.

상기한 그리고 하기할 기능을 수행하기 위하여, 예컨대 제어부(2) 및/또는 온도 측정부(5)는 온도 측정과 가열 엘리먼트의 제어를 정의하는 기능 루틴이나 특성 또는 제어 프로그램을 포함하는 (도시 안된) 메모리 유닛을 포함할 수 있다. 더하여, 상기 유닛 중 하나 또는 상기 유닛 양자 모두는 이러한 경우에 메모리 유닛에 저장된 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함한다. 메모리 유닛에 저장된 데이터는 단자(4a 및 4b)를 통해 업데이트될 수도 있다.

이하에, 생성되는 화력을 계산하는 수학적 방법을 먼저 제공할 것이다. 생성되는 화력을 측정하기 위하여, 가열장치로부터 방출된 공기의 온도에 대하여 열기 온도를 미리 측정하고 이후 냉기 온도에 관하여, 방출된 공기를 원하는 열기 온도로 가열하는데 필요한 화력을 측정하는 것이 적당하다.

이러한 방법의 기초는 이하의 공식이다.

여기서 P는 생성되는 화력을 나타내고,

은 보조 가열장치(1)를 통한 공기 유량을, C_p는 공기의 열용량을, 그리고

는 목표 열기 온도 T_discharge, 즉, 방출되는 뜨거운 공기의 원하는 온도와 냉기 온도 T_cold간의 차이를 나타낸다.

가열되는 공기가 열 에너지를 받아들이는 효율을 고려하기 위하여, 부가적으로 효율 팩터 α를 고려할 수 있다. 이 경우에, 화력을 계산하기 위한 공식은 다음과 같다.

화력을 계산하기 위해 필요한 냉기 온도는 몇가지 방법으로 측정될 수 있다. 이를 구현하는 가장 쉬운 방법은 송풍기와 가열 엘리먼트사이에 배치되고 가열되는 유입 공기의 온도를 측정하는 온도 센서를 사용하는 것이다. 그러나, 차량내에 설치된 많은 장치들이 차량내 또는 차량상에서 온도를 측정하기 때문에 이러한 센서 사용은 불필요하다. 예컨대, 차량내에 설치된 공기 조화 시스템은 차량내부에 온도에 대하여 결론이 도출되게 하는 온도를 측정한다. 보조 가열장치로 공기를 공급하는 송풍기가, 예컨대 재순환 공기 모드로 차량의 승객칸으로부터 공기를 흡입할때, 공기 조화 시스템에 의해 측정된 온도는 냉기 온도에 대한 양호한 값을 나타낸다. 공기의 공급이 흐름 모드 또는 신선 공기 모드에서 동작할때, 흡입된 공기는 차량 내부에서부터온 공기가 아니고 외부로부터 온 신선한 공기이다. 이 경우에 차량상에 제공된 온도 센서에 의해 측정된 외부 온도는 냉기 온도에 대하여 양호한 측정치일 수 있다. 이러한 관찰에서 시작하여, 본 발명은 냉기 온도를 측정하기 위하여 차량내 또는 차량상의 온도 센서에 의해 측정되는 주변 온도 T_ambient를 사용한다.

(차량내 또는 차량상의) 주변 온도는 보통 냉기 온도 (흡입 온도)에 정확히 대응되는 것은 아니므로, 예컨대 버스에 의해 제공되는 온도(예컨대, 내부 온도 또는 외부 온도)의 퀄리티를 평가하는 팩터(F)를 계산에 추가로 도입할 수 있다. 예컨대, 버스에 의해 제공된 온도가 적응될 필요가 없다면, F=1이 선택될 수 있다. 예컨대 측정된 온도와 차가운 공기의 온도간의 온도 차이를 반영하는 퀄리티 팩터를 냉기 온도를 얻기위해 주변 온도를 보정하는데 사용한다.

식(iii)에서는, 주변 온도와 냉기 온도간의 비를 팩터를 통해 특정할 수 있다고 가정한다. 그러나 이러한 분명한 종속성이 항상 제공되는 것은 아니다. 냉기 온도는 특정한 차별값에 의해 주변 온도와 항상 다르다는 것이 또한 가능하다. 주변 온도와 냉기 온도간의 이러한 관계를 고려하기 위하여, 본 발명은 이하의 식에 나타난 바와 같은 부가적인 보정 팩터(f)를 대안으로 사용한다.

냉기 온도로부터 주변 온도의 편차의 시간적인 변화를 부가적으로 고려하기 위하여, 보정 팩터는 시간 소모적일 수도 있다. 예컨대 이러한 시간 종속성은 매우 짧은 기간내에 특정 온도로 가열되는 대시보드나 중앙 콘솔에서 주변 온도가 측정된다면 일어나고, 반면 공기는 승객칸의 층 근처에서 흡입되는데, 상기 공기의 온도는 콘솔의 온도로 단지 천천히 상승한다. 냉기 온도는 보정 팩터(F 및 f)를 조합함으로서 이하와 같이 측정될 수도 있다.

현재까지, 냉기 온도는 차량내에서 또는 차량상에서 측정된 단 하나의 온도만을 기초로 측정되었다. 그러나 냉기 온도의 측정은 복수의 온도를 사용하여 개선될 수 있다.

복수의 온도로부터 냉기 온도를 측정하기 위하여, 냉기 온도에 대한 개별 온도의 영향을 나타내는 가중 팩터 및/또는 상관 팩터가 사용된다. 이러한 팩터의 합은 바람직하게는 1이다. 이러한 상관 팩터는 시간적으로 가변적일뿐 아니라 시간적으로 일정할 수 있다. 이것은 차량에 의해 제공된 값의 퀄리티의 평가를 가능하게 한다.

복수의 온도값의 상관/가중은 측정된 승객 칸의 온도 및 외부 온도의 조합에 기초하여 이하에 예시적으로 설명된다.

차량을 시동하고 그리고/또는 가열 모듈을 켜면, 보통 내외부 온도간의 조절일 일어난다. 예컨대, 18℃의 승객 칸 온도가 컨버터블 탑 또는 윈도우가 폐쇄된 차량내에서 이용되고, 반면 외부 온도가 10℃이면, 컨버터블 탑 또는 윈도우가 개방될때 이러한 두개의 온도사이의 값으로 온도가 조절된다-마지막으로 언급된 값이 평가된다.

가열 엘리먼트에 유입하는 공기의 온도는 이하의 공식에 의해 측정될 수 있다.

볼 수 있는 바와 같이, 상기 예에서 시간 종속적인 적당한 보정 팩터를 선택함으로서 내외부 온도의 영향을 고려한다. 또다른 변화를 반영하는 부가적인 보정 팩터를 부가적으로 부가할 수 있다.

상기한 식은 정확한 기능 관계가 보통 알려지지 않은 수학적인 설명에 대하여 많은 보정 팩터를 포함한다. 특히, 보정 팩터의 정확한 값은 차량에 특정적이고 차량과 보조 가열장치가 노쇠화함에 따라 변할 수 있다. 팩터의 정확한 값 또는 시간 종속성에 불구하고 보정 팩터에 대하여 사용하기 위하여, 온도 측정부(5)는 바람직하게는 개별 팩터의 종속을 나타내는 특성을 저장한다. 이러한 특성 또는 특성 필드는 경험적으로 일련의 측정방법에 의해 측정된다. 따라서 각각의 차량 타입에 대하여 개별적인 값을 측정할 수 있고, 화력의 제어는 최적의 방법으로 차랭에 적응될 수 있다.

식 (i)에서 알 수 있는 바와 같이, 보조 가열장치로부터 방출된 뜨거운 공기의 정확한 온도는 정확하게 측정될 수 있고, 이로써 방출된 뜨거운 공기의 속도 종속성은 정확히 조절될 수 있다. 이러한 목적에 필요한 차량 속도 및 냉기 온도에 화력을 적응시키는 것은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 수치표나 함수가 메모리부 또는 복수의 메모리부 중 하나에 저장될 수 있는데 상기 수치표나 함수는 특정의 속도/냉기 온도쌍의 값에 소정의 화력을 할당한다.

미리 선택된 차량 속도에 대하여, 냉기 온도의 다양한 값에 각각의 특정의 화력을 할당하는 단 하나의 수치표 또는 함수를 저장할 수도 있다. 이 경우 화력의 속도 종속적인 변화는, 저장된 화력값이 차량 속도에 따라 어떻게 수정되는지를 나타내는 보정값에 의해 달성될 수 있다. 그러나 당업자는 속도 종속적인 및 차가운 공기 종속적인 화력 제어를 구현하는 많은 다른 방법이 있음을 이해할 것이다.

표 1은 세가지 쾌적 단계와 네가지 서로 상이한 속도에 대한 열기 온도가 나열된 예시적인 표를 나타낸다.

목표 열기 온도의 속도 종속성
차량 속도	0km/h	50km/h	90km/h	140km/h
단계 1	25℃	30℃	35℃	40℃
단계 2	30℃	35℃	40℃	45℃
단계 3	35℃	40℃	45℃	50℃

표 1: 차량의 속도 및 쾌적 단계에 대한 목표 열기 온도의 종속성

여기서, 차량 속도에 따라 조절되는, 열기 온도에 대한 기초값으로서 차량의 정지 상태에서 열기 온도가 사용된다. 표 1로 알 수 있는 바와 같이, 얻어지는 열기 온도는 바람직하게는 차량의 속도가 증가함에따라 증가하도록 선택된다. 마찬가지로, 열기 온도는 차량의 속도가 감소할때 감소된다.

표 1에서 특정 속도에 대한 열기 온도만을 포함하고 있지만, 이것이 곧 본 발명이 차량 속도에 열기 온도를 순차적으로 적응시키는 것으로 제한함을 의미하지는 않는다. 기초값에서 시작하여 차량의 속도에 연속적으로 열기 온도를 적응시킬 수도 있다. 이는 기초값에서 시작하여 차량 속도에 선형적으로 비례하는 열기 온도를 변화시킴으로써 쉽게 구현가능하다. 그러나 차량 속도에 대한 열기 온도의 비선형 종속성 또한 사용가능하다.

당업자는 또한 표 1에 도시되고 열기 온도의 속도 종속적인 제어를 위해 사용되는 상기한 방법은 단지 예이고 본 제어에 대한 많은 가능한 구현이 있음을 이해할 것이다.

보조 가열장치(1)에 의해 미리측정되는 열기 온도의 속도 종속성은 차량 승객의 쾌적성의 요구를 충분히 만족시키지 못할 때가 있다. 특히, 많은 차량 승객은 쾌적함을 위해 가열장치로부터 자신의 필요에 방출된 뜨거운 공기의 온도를 가능한 정확히 적응시키는 가능성을 갖는 것이 중요하다는 것을 안다.

이러한 요구를 만족시키기 위해, 바람직하게는 보조 가열장치의 제어부는 외부 입력부에서 수신되는 값에 기초하여 측정되고 열기 온도의 속도 종속성을 제어하는데 사용되는 소정의 온도값을 고려한다.

결과적인 소정의 온도값은, 상기 소정의 온도값에 의해 측정된 기초값에서 시작하여, 차량 속도에 따라 변하는 열기 온도에 대한 기초값으로서 사용된다. 소정의 온도값은 여러 방식으로 생성되는 수 있다. 예컨대, 사용자는 소정의 온도값으로서 제어부(2)로 전송되는 정확한 온도값을 입력할 수 있다. 소정의 온도값의 수신시, 제어부(2)는 현재의 차량 속도를 측정하고 열기 온도의 속도 종속적인 제어를 위한 기초값으로서 소정의 온도값/차량 속도 조합을 사용한다-이러한 기초값에 기초하여, 열기 온도는 속도가 감소함에따라 줄어들고 속도가 증가함에 따라 상승한다. 여기서 열기 온도의 기초값은 각각의 개별 경우에 대하여 차량 승객에 의해 연속적으로 변하고 조절될 수 있다.

더하여, 본 발명은 기초값의 사용자 정의된 선측정으로 제한되지 않는다. 대안으로 내지 부가적으로, 컨버터블 탑이나 윈도우가 개방된 정도나 외부 온도와 같은 외부 파라미터에 따라 자동적으로 기초값을 측정할 수도 있다.

특정 경우에서는, 경험적으로 측정되어야 할, 상기한 수학적 함수 또는 특성 필드를 이론적으로 측정할 수 없을 수 있다. 또한, 목표 열기 온도를 적응시키기 위하여 수학적인 함수 및 저장된 특성 필드의 조합을 사용할 수 있다. 그러나 적당한 특성 필드를 선택함으로써, 보조 가열장치를 제어하기 위한 수학적 설명이 완전히 생략될 수도 있다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 제어부 또는 온도 측정부의 메모리는 냉기 온도, 차량 속도 등과 같은 파라미터에 따라 가열로부터 방출된 공기가 특정한 열기 온도를 갖도록 가열 엘리먼트에 의해 어느 화력이 생성되어야하는지를 나타내는 하나의 또는 복수의 특성 필드를 저장하고 있다.

특성 필드를 측정하기 위하여, 냉기 온도, 공기 유량의 크기, 윈도우 및 컨버터블 탑의 각각의 개방 상태, 열기 온도 등과 같은 많은 입력 파라미터에 대하여 측정 시리즈가 목표 온도로 차가운 공기를 가열하기 위한 가열 엘리먼트에 의해 방출되어야하는 화력을 실험적으로 측정하기 위하여 수행된다. 각각의 개별적인 차량이나 차량 타입에 대하여 측정되는 특징적인 구조에 기초하여 보조 가열장치의 제어는 각각의 개별 차량이나 차량의 타입에 정확히 적응될 수 있다.

특성 필드의 측정 또한 개별부로 나누어질 수 있다. 예컨대, 보조 가열장치의 제조사는 공장에서 상기 가열장치의 특성을 실험적으로 측정하고 그것을 제 1 특성 필드에 저장할 수 있다. 반면 차 제조사는 후속으로 차량 종속적인 영향이 나타나는 제 2 특성 필드를 측정한다.

각각의 개별 차량에 대한 특성 필드를 측정할 필요도 없다. 매우 작은 특성 변화만이 하나의 타입의 차량 또는 하나의 타입의 보조 가열장치내에서 일어나기 때문에 특정 타입의 보조 가열장치의 단 하나의 보조 가열장치만을 위한 및 특정 타입의 차량의 단 하나의 차량만을 위한 특성 필드를 측정하는 것으로 대개 충분하다.

더하여, 특성 필드에 의한 제어에 의해 제어부 및/또는 온도 측정부의 간단한 수정을 가능하게 하는데, 이는 이러한 모듈/메모리 유닛에 저장된 데이터가 단자(4a 및 4b)를 통해 쉽게 업데이트될 수 있기 때문이다.

도 6은 열기 온도에 관한 보조 가열장치의 기초적인 제어 원리를 도시한 순서도이다. 예컨대 휠 속도와 같은 차량 속도에 따른 파라미터나 차량 속도에 기초하여, 가열장치로부터 방출된 공기의 목표 열기 온도를 단계(S1)에서 측정한다. 이어서, 가열될 유입되는 차가운 공기의 온도를 단계(S2)에서 측정한다. 그러나 당업자는 냉기 온도 이전에 열기 온도를 반드시 측정해야하는 것은 아니고 냉기 온도는 열기 온도의 측정 이전에 측정될 수도 있거나 두 값이 동시에 측정될 수 있음을 이해할 것이다.

단계(S1 및 S2)에서 측정된 냉기 온도 및 열기 온도에 따라, 가열 엘리먼트(3)에 의해 생성되는 화력을 단계(S3)에서 측정한다. 이러한 화력 측정은 상기한 식에 기초하거나 그리고/또는 저장된 특성 필드에 의해 수행될 수 있다. 생성되는 화력이 확정되면, 단계(S4)에서 가열 엘리먼트(3)의 화력을 조절한다.

도 6에 도시된 제어는 보조 가열장치를 통해 흐르는 공기 흐름을 변화시키지 않는다. 결과적으로 화력의 증감은 즉시, 보조 가열장치에서 방출된 공기 흐름의 온도를 증감시킨다. 냉기 온도를 고려함으로써, 방출된 뜨거운 공기가 원하는 열기 온도로 부가적으로 정확히 가열될 수 있다. 이런식으로, 가열된 공기 흐름의 불쾌하고 과도한 가열을 신뢰성있게 방지할 수 있다.

차량의 가열 장치는 대개 차량내의 에어 덕트에 수용되고 송풍기에 의해 신선한 공기를 공급받는다는 사실의 관점에서, 공기 유입구나 유출구가 차단되거나 송풍기가 고장나면 과도한 가열이 일어날 수 있다. 이 경우 공기 유량이 감소하고 가열 엘리먼트내에서 공기가 넘치므로, 에어 덕트내에 포함된 공기는 화력이 변하지 않고 유지될때 매우 높은 온도로 가열된다. 따라서, 방출된 뜨거운 공기의 온도는 특정 환경에서 60℃를 초과할 수 있다.

공기 흐름장애를 통한 문제를 방지하기 위해 제어부는 바람직하게는 오류 인식을 수행한다. 이를 위하여, 제어부는 송풍기의 제어 입력부에 인가된 전압과 송풍기의 실제 속도를 비교하는 가능성 체크를 구현하고 있다. 예컨대, 공기 유입구의 차단에 의해 야기되는, 송풍기에 의해 전달된 공기 덩어리의 감소는 보다 낮은 전압이 특정 속도에 이르는데 요구된다는 효과를 갖기 때문에, 이러한 전압값은 에어 덕트내의 문제에 대한 적당한 지시자이다.

규정되어야할 허용 제한치를 제한 전압이 특정 속도를 조절하기 위해 과도하게 감소되어야하면, 제어부(2)는 화력을 측정하기 위해 보다 낮은 공기 유량 값을 사용할 것이다. 화력은 감소된 공기 유량을 보상하기 위하여 하나의 (쾌적) 단계에 의해 스위칭백한다. 공기 유량 값을 줄이고 그 결과적인 화력 감소에 의하여 가능성이 주어지지 않으면, 고려된 공기 유량 갑은 더 줄어들 것이다. 이것은 가열 모듈이 완전히 스위칭 오프할때까지 계속될 수 있다.

그러나 가열 엘리먼트에서 직접적으로 에어 덕트내의 동작 결함이 탐지될 수 있다. PTC가열 엘리먼트는 가열 엘리먼트의 온도가 증가함에 따라 증가하는 온도-종속적인 옴 저항을 갖는다. 따라서, 가열 엘리먼트를 흐르는 전류는 전압이 일정하게 유지될때와 가열 엘리먼트의 온도가 상승할때 감소할 것이다. 가열 엘리먼트를 통해 공기가 흐를때, 그 공기는 가열 엘리먼트로부터 열을 추출한다-다시 말하면, 가열 엘리먼트가 냉각된다. 이것은, 화력이, 라디에이터 엘리먼트를 통해 흐르는 공기에 전달되더라도, 가열 엘리먼트의 전기저항이 일정하게 유지되는 효과를 갖는다. PTC엘리먼트를 통과하여 연속적인 공기 흐름의 경우, 엘리먼트를 통하여 흐르는 흐름은 명기되어야하는 값이상으로 있어야 한다. 예컨대, 차단이나 송풍기의 결함으로, 공기 흐름이 방해되면, 전류값은 특정 제한값이하로 떨어진다(PTC 효과). 이로써 가열 엘리먼트를 비활성화시킨다.

상기한 PTC효과가 가열 엘리먼트를 수동적으로 비활성화시키지만, 상기 비활성화전에, 방출된 뜨거운 공기가 차량의 승객에 불쾌하거나 성가신 온도로 가열될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 바람직하게는 가열 엘리먼트를 통과하는 전류를 측정한다. 신호값이 소정치 이하로 떨어지면, 가열 엘리먼트(3)는 제어부에 의해 비활성화될 것이다.

상기한 실시예에 따른 보조 가열장치(1)가 온도 측정부(5)와 제어부(2)가 별개의 구성요소로 구현되어 있지만, 이러한 특별한 실시예는 본 발명에 따른 보조 가열장치(1)에 대하여 강제적인 것은 아니다. 대안으로 각각의 기능은, 온도 측정을 위한 메모리에 저장된 제어 프로그램을 사용하는, 그리고 가열 엘리먼트를 제어하기 위한 제어 루틴을 사용하는, 예컨대 메모리와 프로세서를 포함하는 단일 구성요소에 일체로될 수도 있다.

후류의 영향을 측정하기 위하여, 컨버터블 탑 상태에 대한 정보 또는 윈도우의 개방 정도에 대한 정보를 포함하는 신호를 제어부(2)에 공급할 수도 있다. 제어부(2)는 이러한 신호에 의하여 컨버터블 탑이나 선루프가 닫혔는지 열렸는지, 또는 어느 윈도우가 개방되어있고 얼마나 많이 개방되어있는지를 인식할 수 있다.

더하여, 본 발명은 화력의 기초값 및, 외부 온도나 컨버터블 탑 상태와 같은 열기 온도의 외부 파라미터로의 연속 적응으로 제한되지 않는다. 기초값의 적응은 순차적으로 수행될 수도 있고, 따라서 상기 기초값은 외부 파라미터 값이 각각의 제한치이하로 떨어지거나 초과하는 경우 소정 제한치로 적응된다.

요약하면, 본 발명은, 특히 차량 가속 상태동안 가열된 공기의 온도 오버슈트를 신뢰성있게 방지하는 전기적 보조 가열장치를 개시한다. 이를 위해, 방출된 뜨거운 공기의 온도는 차량 속도에 따라 조절된다. 이는 바람직하게는 차량 속도, 컨버터블 탑의 개방 상태, 외부 온도 등과 같은 복수의 차량 파라미터가 용이하게 고려될 수 있도록 하는 저장된 특성 필드를 통해 수행된다. 유입하는 공기의 온도는 차량내에서 이미 이용가능한 온도값으로부터 유도될 수 있다. 사용자 편의적인 전기적 가열장치는 이런식으로 매우 용이하게 구현될 수 있다-이러한 가열장치는 바람직하게는 승객칸의 후방에서 또는 차량 시트에서 등의 차량내에서 국소적으로 사용될 수 있다. 가열된 공기내의 온도 요동은 차량의 동작 상태를 동적으로 변화시키는 경우에도 신뢰성있고도 용이하게 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기적 보조 가열장치의 개략적인 구조를 도시한 도면,

도 2는 부하 변경의 경우 본 발명에 따른 보조 가열장치의 화력 흡수의 시간 경과에 따른 변화를 도시한 도면,

도 3은 부가적인 온도 측정부를 구비한, 본 발명에 따른 전기적 보조 가열장치의 개략적인 구조를 도시한 도면,

도 4는 일체적 송풍기를 갖는 본 발명에 따른 전기적 보조 가열장치의 구조를 도시한 도면,

도 5는 보조 가열장치가 내부에 설치된 차량용 시트를 도시한 도면, 및

도 6은 가열 엘리먼트에 유입하는 공기의 온도에 관하여 전기적 보조 가열장치의 제어 원리를 설명하는 순서도.

Claims (32)

1. 차량용 전기적 보조 가열장치로서, 상기 보조 가열장치를 통해 흐르는 공기를 가열하기 위한 적어도 하나의 PTC가열 엘리먼트, 및 상기 적어도 하나의 PTC가열 엘리먼트의 화력을 조절하기 위한 제어부를 구비하는 전기적 보조 가열장치로서, 상기 제어부는 차량 속도에 따라, 상기 보조 가열장치로부터 방출된 공기의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 기초값에서 시작하여, 속도에 따라 가열된 공기의 온도를 변화시키기 위하여 화력을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 기초값은 외부 파라미터에 따라 자동적으로 미리선택가능하거나 조절가능한 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 외부 온도에 따라 상기 기초값을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 기초값은 상기 보조 가열장치의 미리선택가능한 공기 유량에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 가열된 공기의 온도를 변화시키도록 기능하는 화력의 차량 속도에 대한 종속성을 나타내는 특성 필드를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 가열장치는 상기 보조 가열장치에 의해 가열되는 공기의 냉기 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함하고, 부가적으로 상기 제어부는 상기 측정된 냉기 온도에 따라 화력을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 온도 측정부는 적어도 하나의 측정된 온도값에 기초하여 냉기 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 온도 측정부는 부가적으로 상기 측정된 온도값에 대한 적어도 하나의 보정 팩터에 기초하여 냉기 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 보정 팩터는 측정되는 냉기 온도와 측정된 온도값간의 차이를 보정하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 보정 팩터는 측정된 온도값에 관하여 냉기 온도의 시간적인 변화를 보정하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 측정된 온도값은 상기 차량외부의 온도 및/또는 상기 차량내의 온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
13. 제 12 항에 있어서, 냉기 온도는 상기 차량의 내부의 온도와 상기 차량외부의 온도의 가중 조합으로부터 측정되는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 측정된 온도값은 상기 차량의 공기 조화 시스템에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
15. 제 8 항에 있어서, 온도를 측정하기 위해 사용되고 상기 가열 엘리먼트와 가열될 공기를 공급하기 위한 송풍기사이에 배치되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 입력값에 대한 생성되는 화력의 종속성을 설명하는 특성 필드를 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 제어부는 생성되는 화력을, 상기 특성 필드의 값에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
17. 제 1 항에 있어서, 가열되는 공기를 가열 엘리먼트에 공급하는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 보조 가열장치.
18. 차량용 시트로서, 상기 시트의 상부 영역에 제공되고 차량 승객의 머리, 어깨, 또는 목부위에 공기를 공급하기 위해 사용되는 적어도 하나의 공기 방출구를 포함하고 청구항 제1항에 따른 전기적 보조 가열장치를 더 포함하는 에어 덕트를 갖고, 상기 전기적 보조 가열장치는 상기 에어 덕트를 통해 흐르는 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 차량용 시트.
19. 차량용 전기적 보조 가열장치를 제어하는 방법으로서, 상기 보조 가열장치는 상기 보조 가열장치를 통해 흐르는 공기를 가열하기 위한 적어도 하나의 PTC가열 엘리먼트를 포함하고, 상기 보조 가열장치로부터 방출된 가열된 공기의 온도는 차량 속도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 기초값에서 시작하여, 속도에 따라 가열된 공기의 온도를 변화시키도록 화력이 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 기초값은 외부 파라미터에 따라 미리 측정되거나 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 기초값은 외부 온도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 기초값은 상기 보조 가열장치의 미리선택된 공기 유량에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 20 항에 있어서, 화력을 조절하기 위해 특성 필드가 사용되고, 상기 특성 필드는 가열된 공기의 온도를 변화시키도록 기능하는 화력의 차량 속도에 대한 종속성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 19 항에 있어서, 상기 보조 가열장치에 의해 가열되는 공기의 냉기 온도가 측정되고, 화력은 측정된 냉기 온도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 냉기 온도는 적어도 하나의 측정된 온도값에 기초하여 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 냉기 온도는 부가적으로, 측정된 온도값에 대한 적어도 하나의 보정 팩터에 기초하여 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 보정 팩터는 측정되는 냉기 온도와 측정된 온도값간의 차이를 보정하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제 27 항에 있어서, 상기 보정 팩터는 측정된 온도값에 관하여 냉기 온도의 시간적 변화를 보정하는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제 25 항에 있어서, 상기 측정된 온도값은 차량내 및/또는 차량 외부의 온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 냉기 온도는 차량내의 온도 및 차량외부의 온도의 가중 조합으로부터 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 25 항에 있어서, 냉기 온도는 송풍기와 가열 엘리먼트사이에 상기 에어 덕트내에 배치된 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.

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