SE535512C2 - Komfortvärmestyrsystem för ett fordon försett med komfortvärmesystem med en eller flera värmeslingor - Google Patents

Abstract

ll Sammanfattning Komfortvärrnestyrsystem (2) för ett fordon försett med ett komfortvärrnesystem med eneller flera värrneslingor (4), innefattande en styrenhet (6), och en matningsenhet (8)anpassad att päföra en pulsbreddsmodulerad uppvärrnningssignal med en periodlängd PHoch en variabel pulsbredd PW till nämnda värrneslinga. Komfortvärrnestyrsystemetomfattar vidare en mätenhet (l2) anpassad att mäta strömmen IH i, och spänningen UHöver, värrneslingan då uppvärrnningssignalen päförs värrneslingan och att bestämmaresistansen för värrneslingan baserat pä den uppmätta spänningen UH och den uppmättaströmmen IH, och att generera en resistanssignal (l4°) iberoende därav som är anpassadatt päföras styrenheten, varvid styrenheten är anpassad att bestämma en parameterrelaterad till värrneslingan i beroende av resistansen. Enligt en utföringsforrn innefattarstyrsystemet även en temperaturinmatningsenhet (l0) för inmatning av önskad temperaturför komfortvärrnesystemet, varvid styrenheten är anpassad att bestämma en pulsbredd(PW) för uppvärrnningssignalen baserat pä den uppmätta resistansen, den önskadetemperaturen och den bestämda parametem, så att den önskade temperaturen uppnås, ochatt avge en styrsignal (l6) till matningsenheten som är anpassad att päföra uppvärrnningssignalen till värrneslingan med den bestämda pulsbredden. (Figur 2)

Description

25 30 535 512 Syñet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat komfortvärmestyrsystem som undanröj er ovan nämnda nackdelar med dagens system.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syfte åstadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet.

Föredragna utföringsforrner definieras av de beroende patentkraven.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett komfortvännestyrsystem som medför steglös och fullt diagnostiserbar el-värmning av vänneslingor vilket generellt bidrar till en förbättrad reglerbarhet för komfortvärmesystemet. En ytterligare fördel är att det på ett enkelt sätt kan anpassas till typen av värmeslingor som används och till längden på värmeslingan.

Exempelvis kan komfortvärmestyrsystemet enligt uppfinningen användas med sarnma prestanda för serieresistiva, parallellresistiva samt självreglerande (resistansen ökar med temperaturen) värmeslingor.

Eftersom komfortvärmestyrsystemet indirekt bestämmer temperaturen krävs ingen temperatunnätningskrets.

Enligt uppfinningen matas värmeslingoma med en pulsbreddsmodulerad (PWM) uppvärmningssigrial.

Genom att mäta strömmen som går genom värmeslingoma, och eftersom det finns ett känt förhållande mellan strömmen genom värmeslingan (tillverkad t.ex. i koppar) och temperaturen utnyttjas detta, enligt en första utföringsforrn, vid teniperaturreglerin gen.

Genom att mäta strömmen som går genom värmeslingoma kan resistansen enkelt beräknas, och eftersom det finns ett känt förhållande mellan resistansen i värmeslingan (tillverkad t.ex. i koppar) och temperaturen utnyttjas detta, enligt en andra utföringsform, vid temperaturregleringen.

Komfortuppvännningsstyrsysteinet enligt uppfinningen har följande fördelar: 0 Samma typ av värmekabel (W/m) kan användas (endast längden justeras). 10 15 20 25 30 535 512 0 Hanterar alla olika typer av värmekablar. 0 Antalet värmekablar kan minimeras då styrenheten kan hantera olika längder. 0 Steglös noggrann Värmereglering. 0 Ökade díagnosmöjligheter. 0 Tekniken kan användas inom alla områden där man använder sig av värmekabel.

Kort ritningsbeskrivning Figur l visar ett scheniatiskt blockschema av komfortvärmestyrsysteinet enligt en första uttöringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar ett schematiskt blockschema av komfortvärmestyrsystemet enligt en andra utföiingsform av föreliggande uppfinning.

Figur 3 visar grafer illustrerande uppvännningssignalen enligt föreliggande uppfinning.

Figurerna 4 och 5 visar schematiska kretsscheman över olika värmeslingor.

Detaljerad beskrivning av föredragga utföringsformer av uggfinningen Med hänvisning till de bifogade ritningarna kommer nu uppfinningen att beskrivas i detalj, där vi först hänvisar till figurerna l eller 2.

Föreliggande uppfinning omfattar ett komfortvännestyrsystern 2 för ett fordon försett med ett komfortvärmesystem med en eller flera värmeslingor 4.

Komfortvärmestyrsystem 2 innefattar en styrenhet 6 och en matningsenhet 8 anpassad att påföra en pulsbreddsmodulerad uppvärmningssignal med en periodlängd P H och en variabel pulsbredd Pw till värmeslingan. Överst i figur 3 visas en graf över hur spänningen med avseende på tiden för uppvärmningssigrialen varierar. Pulsbredden Pw och periodlängden PH, och en motsvarande frekvens FH, har indikerats för den första pulsen. I det illustrerade exemplet är duty cyclen ca. 50%, dvs. pulsbredden är ungefär hälften av periodlängden. Duty cyclen kan vara mellan 0-100% av periodlängden.

Nederst i figur 3 visas en graf över hur strömmen med avseende på tiden för uppvärmningssigiialen varierar. Där har även en streckad linje som indikerar 10 15 20 25 30 535 512 4 medelströmmen [HMS ritats in. I detta fall ligger den i nivå med halva amplituden för pulserna eftersom duty cyclen är ca. 50%. Temperaturen för värmeslingan beror direkt av strömstyrkan för medelströmmen.

Frekvensen FH för uppvärmningssignalen ligger företrädesvis i intervallet 0,1 - 100 Hz.

Emellertid är inte uppfinningen såsom den definierats i kravet 1 begränsad till dessa intervall utan andra värden fór frekvensen och pulsbredden är möjliga om en speciell tillämpning kräver detta.

Med hänvisning till figur 1 kommer nu komfortvärmestyrsystemet enligt en första utfóringsforrn av uppfinningen att beskrivas. Komforvärmestyrsystemet omfattar vidare en mätenhet 12 anpassad att mäta strömmen IH i värmeslingan då uppvärmningssignalen påfórs värmeslingan och att generera en strömsigrial 14 i beroende av den uppmätta strömmen IH och som är anpassad att påíöras styrenheten. Styrenheten är anpassad att bestämma en parameter relaterad till värmekabeln i beroende av strömmen.

Med hänvisning till figur 2 kommer nu komfortvärmestyrsystemet enligt en andra uttöiingsform av enligt uppfinningen att beskrivas. Mätenheten 12 är vidare, utöver mätning av strömmen IH, anpassad att mäta spårmíngen UH över värmeslingan då uppvärmningssignalen påförs värrneslingan och att bestämma resistansen för vänneslingan baserat på den uppmätta spänningen UH och den uppmätta strömmen IH, och att generera en resistanssignal 14' i beroende därav som är anpassad att påtöras styrenheten.

Styrenheten är anpassad att bestämma en parameter relaterad till värmekabeln i beroende av resistansen.

Enligt en utföringsforrn sker mätningen av strömmen, enligt den första utfóringsfonnen, eller strömmen och spärmingen, enligt den andra utfóringsfonnen, under en mätperiod som omfattat minst en puls av uppvärmningssignalen, vilket är fördelaktigt eñersom man direkt kan beräkna resistansen och därigenom bestämma parametern. 10 15 20 25 30 535 512 5 Givetvis kan man genomföra mätningar på ett antal pulser av uppvärmningssignalen och beräkna ett medelvärde för spänning respektive ström för att sedan beräkna resistansen baserat på dessa medelvärden.

Enligt en utföringsforrn representerar parametem värmeslingans längd. Det vill säga, genom att mäta upp resistansen kan värmeslingans längd bestämmas.

Enligt en annan utföringsforni representerar parametem värmeslingans typ, som till exempel kan vara serieresistiv, parallellresistiv eller självreglerande.

De bestämda värdena för parametem, exempelvis värmeslingans längd, lagras i mätenheten i en minnesenhet (ej visad i figur l eller 2) och kan utnyttjas vid senare beräkningar.

Mätningama som görs för att bestämma strömmen eller resistansen för värmeslingan kan företrädesvis göras regelbundet för att kunna identifiera eventuella förändringar i värmeslingan, till exempel orsakade av skador. Därför är styrenheten anpassad att bestämma parametem relaterad till värmeslingan med ett förutbestämt och inställbart första mätintervall mellan konsekutiva mätningar. Detta första mätintervall kan vara i storleksordningen sekunder, minuter, dagar eller veckor beroende på vilken tillämpning som är aktuell.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar komfortvärmestyrsystemet 2 en temperaturinmatningserihet 10 för inrnatning av önskad temperatur för komfortvärniesystemet. Denna har indikerats som en streckad ruta i figurerna l och 2.

En användare anger, till exempel via ett vred eller spak, den önskade temperaturen, till exempel för uppvärmning av sätet. Det kan antingen vara i form av ett önskat gradtal, exv. 25 grader, eller enligt en skala graderad till exempel från 0 till 10, där 0 är ingen uppvärmning och l0 är maximal uppvärmning.

Styrenheten är sedan anpassad att bestämma en pulsbredd (Pw) för uppvärmningssignalen baserat på den uppmätta resistansen, den önskade temperaturen och den bestämda 10 l5 20 25 30 535 512 6 pararnetem, så att den önskade temperaturen uppnås, och att avge en styrsignal till matningsenheten som är anpassad att påföra uppvärmningssigrialen till värmeslingan med den bestämda pulsbredden.

Enligt en ytterligare utföringsfonrl är styrenheten anpassad att bestämma pu1sbredden(Pw) för uppvärrnningssignalen med ett förutbestämt och inställbart andra mätintervall mellan konsekutiva mätningar. Detta andra mätintervall beror av det tidigare nämnda första mätintervall eftersom en förutsättning för att kunna bestämma pulsbredden är att en strömmätning och/eller resistansmätning har skett, dvs. det andra mätintervallet kan inte vara kortare än det första mätintervallet.

Om man vill åstadkomma en snabb temperaturreglering bör strömmätningen/resistansmätningen ske relativt ofta, exempelvis med ett mätintervall i storleksordningen ett antal sekunder.

Enligt föreliggande uppfinning förbättras reglerbarheten för komfortvärrnesystemet genom strömmätning och effektreglering samt möjligheten utökas att hantera olika typer av värmekablar och värmekabellängder med samma Styrteknik.

En serieresistiv samt parallellresistiv värmeslinga kan elektriskt beskrivas enligt schemat som visas i figur 4.

En självreglerande värmeslinga kan elektriskt beskrivas enligt schemat som visas i figur 5.

Då induktansen ofta är låg vid dessa tillämpningar, samt att tidskonstantema för effektregleríngen är förhållandevis stora kan vi anta att induktansen är försumbar och sambanden för spänning, ström och resistans kan därför anges som U 2 R * I vilket också visas i figurema 4 och 5. I figurema visas symboler för resistansema R och induktansema L för värrneslingoma och hur dessa är beroende av längden i meter (m).

Om vi mäter strömmen, im, genom kretsen i styrenheten så kan vi med Ohm's lag (spänningen är känd i styrenheten) räkna ut värrneslingans totaltresistans. På en serie- och parallellresistiv värmeslinga så är den totala resistansen proportionell mot längden, vilket gor att vi kan bestämma längden på värmekabeln. Då vi vet bestämt vilken värmeslinga vi lO l5 20 25 30 535 512 7 har kan vi ställa ut önskad periodlängd Pw (duty cycle), fór att erhålla rätt ström img, och motsvarande temperatur, eftersom dessa är proportionella (öppen reglering sker).

Samma princip gäller för en självreglerande värmeslinga. Fördelen med den självreglerande slingan är att man här inte behöver veta längden utan istället använder styrenheten fór att mäta temperaturen då resistansen är proportionell mot temperaturen (återkopplad reglering sker).

Komfortvärrnestyrsystemet enligt uppfinning ger också möjlighet att kunna diagnostisera problem med värmeslingan, exempelvis om värmeslingan är för lång eller kort, om temperaturdifferenser har uppstått, och om det har uppstått någon kortslutning mot batteriet eller kortslutning mot jord.

Resistansen mäts således av mätenheten genom att mäta strömmen som påfórs värmeslingan från matningsenheten och beräknas sedan med hjälp av Ohms lag (Resistans = spänning/ ström).

Komfortvärmestyrsystemet är, enligt en uttöringsforrn, använd för en självreglerande värmeslinga, där det faktum utnyttjas att temperaturen påverkar ett materials resistans olika beroende på materialets resistivítet.

Enligt en iöredragen uttöringsforrn aktiverar styrenheten uppvärmningen av värmeslingan om den uppmätta resistansen är lägre än en törinställd tröskel. I detta fall förutsätts resistansen öka med temperaturen och aktiveringen sker således då temperaturen är lägre än en förutbestämd gräns.

Styrenheten är anpassad att bestämma en temperatur för värmeslingan baserat på den uppmätta resistansen och att aktivera uppvärmningen av vänneslingan om den bestämda temperaturen är lägre än en törinställd tröskel, tex. 20 C°, 22 C°, 24 C°, eller någon annan lämplig temperatur. 10 15 20 535 512 8 Enligt en ytterligare utföringsforrn är styrsystemet anpassat att kontinuerligt reglera tillförd energi från matningsenheten i beroende av den uppmätta resistansen, eller i beroende av motsvarande temperatur. Till exempel kan matningsenheten aktiveras vid en förinställd resistans/temperatur och sedan kontinuerligt reglera tillförd energi, genom att variera pulsbredden, så länge som temperaturen ligger under denna nivå.

Det elektriskt ledande materialet är företrädesvis en metall, till exempel koppar, eller en legering som innehåller koppar, som har en given resistans vid en viss temperatur. Krom, nickel, platina och legeringar av dessa är andra material som kan användas. Naturligtvis finns det ett stort antal andra material som är elektriskt ledande och har en temperaturberoende resistans som kan användas i samband med föreliggande uppfinning.

Resistansen för värmeslingan bestäms för alla temperaturer inom arbetsområdet under kontrollerade former. Detta genererar resistanser och temperaturer som lagras i en mapp i en minnesenhet i mätenheten eller i styrenheten. Resistansen bestäms genom att mäta strömmen som levereras till värmeslingan från spänningskällan.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsfonner.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan utföringsformer skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (9)

10 15 20 25 30 535 512 Patentkrav

1. Komfortvärmestyrsystem (2) för ett fordon försett med ett komfortvärmesystem med en eller fiera värmeslingor (4), innefattande en styrenhet (6); en matningsenhet (8) anpassad att påfóra en pulsbreddsmodulerad uppvärmningssigiial med en periodlängd PH och en variabel pulsbredd Pw till nämnda värmeslinga, kännetecknat av att komfortvännestyrsysternet vidare omfattar en mätenhet (12) anpassad att mäta strömmen IH i värmeslingan då uppväminingssigxialen påfórs värmeslingan, och att generera en strömsignal (14) i beroende av den uppmätta strömmen IH som är anpassad att päfóras styrenheten, varvid styrenheten är anpassad att bestämma en parameter relaterad till värmeslingan i beroende av strömmen, vidare är mätenheten (12) anpassad att mäta spänningen UH över värmeslingan då uppvärrnningssignalen påförs värmeslingan och att bestämma resistansen för värmeslingan baserat på den uppmätta spänningen UH och den uppmätta strömmen IH, och att generera en resistanssignal (l4”) i beroende därav som är anpassad att påfóras styrenheten, varvid styrenheten är anpassad att bestämma en parameter relaterad till värmeslingan i beroende av resistansen.

2. Komfortvärmestyrsystem (2) enligt krav 1, varvid nämnda mätning av strömmen sker under en mätperiod omfattande minst en puls av uppvärmningssignalen.

3. Komfortvärrnestyrsystem (2) enligt något av kraven 1-2, varvid nämnda mätning av spänningen sker under en mätperiod omfattande minst en puls av uppvärmningssignalen.

4. Komfortvärmestyrsystem (2) enligt något av kraven l-3, varvid nämnda parameter representerar värrneslingans längd.

5. Komfortvärmestyrsystem (2) enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda parameter representerar värmeslingans typ, vald bland serieresistiv, parallellresistiv eller självreglerande. 10 15 20 535 512 10

6. Komfortvärmestyrsystem (2) enligt något av föregående krav, varvid styrenheten är anpassad att bestämma nämnda parameter relaterad till vänneslingan med ett fórutbestämt och inställbart forsta mätintervall mellan konsekutiva mätningar.

7. Komfortvärrnestyrsystem (2) enligt något av föregående krav, varvid styrsystemet innefattar en temperaturinmatningsenhet (10) för inmatning av önskad temperatur för komfortvärmesystemet, varvid styrenheten är anpassad att bestämma en pulsbredd (Pw) fór uppvärmningssigrialen baserat på den uppmätta strömmen och/eller resistansen, den önskade temperaturen och den bestämda parametem, så att den önskade temperaturen uppnås, och att avge en styrsignal (16) till matningsenheten som är anpassad att påfóra uppvårmningssignalen till värrneslingan med den bestämda pulsbredden.

8. Komfortvärmestyrsystem (2) enligt något av föregående krav, varvid uppvännningssignalen har en frekvens FH i intervallet 0,1 - lO0 Hz.

9. Komfortvännestyrsystem (2) enligt något av föregående krav, varvid styrenheten är anpassad att bestämma pulsbredden (Pw) for uppvårmningssignalen med ett förutbestämt och inställbart andra rnätintervall mellan konsekutiva mätningar.