WO2024056235A1 - Verfahren zum betrieb eines heizsystems eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2024056235A1
WO2024056235A1 PCT/EP2023/069408 EP2023069408W WO2024056235A1 WO 2024056235 A1 WO2024056235 A1 WO 2024056235A1 EP 2023069408 W EP2023069408 W EP 2023069408W WO 2024056235 A1 WO2024056235 A1 WO 2024056235A1
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heating
occupant
sensor unit
seat
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Valentin Maier
Benno Stamp
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Mercedes-Benz Group AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating the heating system of a vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • the waste heat from the internal combustion engine is usually used for heating systems that use convection to control the temperature of the entire interior of the vehicle.
  • this option for heating the interior is no longer available, so alternative types of heating and heating systems must be used.
  • heating systems that temper the interior of the vehicle using radiant heat are particularly suitable. With these heating systems, heat is generated specifically and locally at a specific point in the vehicle using thermal radiation (infrared radiation), i.e. heating the entire interior of the vehicle, as in the case of heating by convection, is no longer necessary.
  • thermal radiation infrared radiation
  • DE 102021 103 399 A1 discloses a method for automatically setting a locally felt temperature in a camping vehicle by radiant heating on the subject of heating the interior of vehicles.
  • a large number of electric surface heaters are integrated into flat accessories in different areas of use inside the camping vehicle.
  • the heating output of at least one of these electric surface heaters is regulated and/or controlled depending on the exact location of a person inside the camping vehicle.
  • Planar accessories inside the camping vehicle include, in particular, laminates, ceiling coverings or wall coverings, pieces of furniture, doors or similar objects.
  • From DE 102019 202 223 A1 an arrangement for heating a vehicle interior, in particular a rail vehicle interior, is known, in which infrared surface heaters are arranged in the interior to heat the vehicle interior.
  • the infrared surface heaters are designed as integrated components of interior surfaces.
  • a radiant heating system for warming an occupant of an enclosed space includes panels for radiating heat into the enclosed space toward the occupant.
  • a power supply supplies electrical power to the fields.
  • a controller controls the electrical power delivered to the panels based on a temperature in the enclosed space and the positions of the panels in the enclosed space.
  • US 2015 0 028 119 A1 relates to a method for heating the interior of a vehicle, in particular a hybrid or electric vehicle, wherein the vehicle has a central heating system and several decentralized heating surfaces designed as infrared radiators, and the vehicle interior is heated by the central heating system and / or the decentralized heating surfaces can be tempered according to the heating requirements of at least one vehicle occupant.
  • the heating output of at least one decentralized heating surface is specified or influenced depending on the relative position of the vehicle occupant or a body part of the vehicle occupant to the respective decentralized heating surface or to a defined group of several decentralized heating surfaces.
  • a radiant heating device for a vehicle in which a radiant heater which interacts with an air conditioning system of the vehicle has a plurality of heating sections, each of which independently radiates heat into areas of the lower body of a passenger of the vehicle.
  • the invention is based on the object of specifying a generic method for operating a heating system of a vehicle, with which the heating output for an occupant of the vehicle can be conveniently and individually adjusted.
  • the interior of the vehicle is specifically heated by thermal radiation with at least one surface heating element, which is arranged on an interior component of the vehicle and which has several heating areas.
  • at least one surface heating element is assigned to a vehicle seat and is preferably arranged in the vicinity of this vehicle seat, so that the surroundings of this vehicle seat in a specific area around the vehicle seat can be specifically heated or tempered with at least one surface heating element with several heating areas.
  • Any surface of an interior component of the vehicle can be provided as a receiving surface for a surface heating element with several heating areas.
  • These receiving surfaces for a surface heating element with a plurality of heating areas are preferably aligned in the direction of a respective occupant of the vehicle.
  • surface heating elements with several heating areas can be provided for the occupants in the rear of a vehicle in the backrest part (seat back) of a front seat of the vehicle and / or surface heating elements with several heating areas can be provided on a door panel of a side door of the vehicle and / or surface heating elements with several Heating areas can be provided in a footwell of the vehicle and / or surface heating elements with several heating areas can be provided on the instrument panel of the vehicle and / or surface heating elements with several heating areas can be provided on the center console of the vehicle and / or surface heating elements with several heating areas can be provided on the The roof lining of the vehicle must be provided.
  • the sitting position and/or the posture and/or the position of certain limbs of the occupant of the vehicle located on a vehicle seat is determined and taken into account when specifying the heating output of the respective surface heating element and its heating areas. For example, it is determined whether this occupant sits on the vehicle seat with his legs apart or rather sits on the vehicle seat with his legs together or whether the occupant, for example, has his arms folded on the vehicle seat or not or whether the occupant sits, for example, rather upright on the vehicle seat or assumes a more recumbent position on the vehicle seat, etc.
  • the physical characteristics or personal parameters of the occupant of the vehicle sitting on a vehicle seat are also determined and taken into account when specifying the heating output of the respective surface heating element and its heating areas.
  • Such physical characteristics of the occupant of the vehicle located on a vehicle seat may also represent relevant influencing variables on the individual current heating requirement of an occupant on the vehicle seat.
  • the body size of the occupant of the vehicle located on a vehicle seat and/or the clothing condition of the occupant of the vehicle located on a vehicle seat can be determined and taken into account when specifying the heating output of the respective surface heating element and its heating areas.
  • the individual current heating requirement in the leg area is lower for an occupant of the vehicle with short pants than for an occupant of the vehicle with long pants or that the individual current heating requirement for an occupant of the vehicle with a jacket is greater than for an occupant of the vehicle without a jacket.
  • a capacitive sensor unit and/or one as an optical sensor unit and/or one as a lidar sensor unit and/or one as an ultrasonic sensor unit and/or one Sensor unit designed as a seat occupancy sensor unit wherein a sensor unit and in particular a capacitive sensor unit can be arranged on a surface heating element or on the interior component of the vehicle that accommodates a surface heating element.
  • the current positioning of the occupant of the vehicle located on the vehicle seat and preferably also by taking into account the physical properties of the occupant of the vehicle located on the vehicle seat are also taken into account specific individual situation of the occupant of the vehicle on the vehicle seat is included.
  • the individual heating areas of a surface heating element are controlled differently depending on the current situation of the occupant of the vehicle on the vehicle seat and are therefore activated or not activated, i.e. remain switched off or have their heating output adjusted individually depending on the situation.
  • the heating output of the at least one surface heating element is specified by a control unit of the vehicle, through which the voltage and the current strength of the respective surface heating element and in particular also the individual heating areas of a surface heating element are determined in accordance with the determined heating requirement of the respective occupant of the vehicle located on a vehicle seat, at least taking this into account Positioning on the vehicle seat regulated and/or controlled.
  • an optical sensor unit and/or a capacitive sensor unit and/or a thermal sensor unit is provided.
  • a thermal imaging camera as a thermal sensor unit for determining the heating requirement of the occupant of the vehicle located on a vehicle seat, the surface temperature of at least one illuminated body part of this occupant can be recorded.
  • the heating requirement for the respective body part of the occupant of the vehicle can then be deduced and the heating output of the heating areas of at least one surface heating element assigned to this vehicle seat can be determined, taking into account the positioning of the occupant of the vehicle on the vehicle seat and, if necessary, underneath Taking into account the physical characteristics of the occupant of the vehicle, such as their body size or clothing condition, can be controlled or regulated accordingly.
  • the distance between at least one body part of this occupant and the at least one part assigned to this vehicle seat is determined
  • Surface heating element or the heating areas of the surface heating element are recorded and the heating requirements of this occupant are derived from this and in particular the heating requirements of different body parts of this occupant are derived.
  • the thermal energy absorbed by the occupant of the vehicle depends on the distance to the radiation source and thus on the distance to a surface heating element assigned to this vehicle seat or to the heating areas of the surface heating element.
  • the direct determination of the surface temperature of illuminated body parts of an occupant of the vehicle located on the vehicle seat it can also be taken into account that different body parts of an occupant of the vehicle may have a different heating requirement, for example between the head area and the foot area of an occupant of the vehicle There are significantly different heating requirements.
  • the heating output of the heating areas of at least one surface heating element assigned to this vehicle seat is controlled or regulated accordingly depending on this and taking into account the positioning of the occupant of the vehicle on the vehicle seat and, if necessary, taking into account the physical characteristics of the occupant of the vehicle, such as their body size or clothing condition.
  • a capacitive sensor unit is preferably provided to detect the distance between the at least one body part of the occupant of the vehicle and the at least one surface heating element or to the heating areas of the surface heating element.
  • This capacitive sensor unit can be arranged in a surface heating element, ie integrated in the surface heating element and for this purpose can be designed, for example, as a capacitive circuit in the surface heating element, or can be arranged on a surface heating element or can be arranged in the area between a surface heating element and a vehicle seat or can be integrated in a vehicle seat or be arranged on a vehicle seat.
  • sensor units using measuring methods can also be provided for detecting the distance between the at least one body part of the occupant and the at least one surface heating element or to the heating areas of the surface heating element, in particular a combination of different such sensor units.
  • the surface heating elements of the vehicle's heating system and their heating areas provided in the vehicle can be part of a common heating circuit of the heating system or can be at least partially integrated into separate and therefore separate heating circuits of the heating system.
  • a high level of thermal comfort for the occupants of the vehicle can be achieved by taking into account different influencing variables on the current heating requirement of an occupant of the vehicle and the heating output of the individual heating areas of surface heating elements specified therefrom, and thus a pleasantly temperate environment for the occupants of the vehicle Vehicle can be created.
  • the interior of a vehicle can be heated very efficiently and energy-saving, preferably selectively This is particularly relevant for the range of electrically powered vehicles.
  • the overall heating output of the surface heating element can be reduced in many applications, which contributes to further increasing the efficiency of the heating system.
  • Fig. 1 A schematic representation of the interior of a vehicle with an occupant of the vehicle in a specific seating position on a rear seat of the vehicle and
  • FIG. 2 Another schematic representation of the interior of a vehicle with an occupant of the vehicle in a different seating position on a rear seat of the vehicle.
  • Figure 1 and Figure 2 each show a schematic representation of a partial area of the interior 1 of a vehicle with an occupant 2 located in the rear area 3 of the vehicle on a rear seat 4 of the vehicle.
  • the occupants 2 shown are sitting in a different sitting position on the rear seat 4 of the vehicle in FIGS. 1 and 2.
  • the occupant 2 shown in Figure 1 sits with his legs apart on the rear seat 4 of the vehicle, so that the legs 5 of the occupant 2 are also relatively far apart from each other at a fairly large distance 17 and are more likely in the outer area 8 of the front seat 7 of the vehicle.
  • the occupant 2 shown in Figure 2 sits with narrow legs on the rear seat 4 of the vehicle, so that the legs 5 of the occupant 2 are also relatively close together at a small distance 18 and more in the middle area 9 of the front seat 7 of the vehicle.
  • surface heating elements 11 with several heating areas 13, 14, 15, 16 are arranged on interior components of the vehicle adjacent to the vehicle seats 4, 7 of the vehicle, the radiation surfaces of which are preferably aligned with the respective vehicle seat 4, 7 of the vehicle are.
  • a surface heating element 11 with several heating areas 13, 14, 15, 16 is provided on the backrest 6 of the front seat 7 of the vehicle, for example in the backrest clamping part 12 is integrated in the backrest 6 of the front seat 5 of the vehicle.
  • the positioning of the occupant 2 on the rear seat 4 and in particular also the sitting position of the occupant 2 on the rear seat 4 is determined, for example among other things the position of the legs 5 of the occupant 2 with respect to the front seat 7 of the vehicle.
  • This determination of the seating position of the occupant 2 on the rear seat 4 can be done, for example, by an optical camera which is arranged, for example, in the area of the vehicle roof, for example integrated in the headliner of the vehicle, or which is arranged in the area of the center console of the vehicle.
  • the distance 17 between the two legs 5 of the occupant 2 on the rear seat 4 in his wide-legged sitting position is quite large, so that only the two outer heating areas 13, 15 in the area of the legs 5 are needed to heat the leg area of the occupant 2 in the surface heating element 11 of the occupant 2 are activated, for example with a heating output of the two heating areas 13, 15 of the surface heating element 11 of 200 W each.
  • the other two heating areas 14, 16 of the surface heating element 11 are not activated, so that only those for heating the legs 5 of the occupant 2 contributing heating areas 13, 15 of the surface heating element 11 require energy.
  • the distance 18 between the two legs 5 of the occupant 2 on the rear seat 4 in its narrow-legged sitting position is quite small, so that only the middle heating area 14 in the area of the legs 5 of the occupant 2 in the surface heating element 11 is used to heat the leg area of the occupant 2 is activated, for example with a heating output of the heating area 14 of the surface heating element 11 of 250 W.
  • the two outer heating areas 13, 15 of the surface heating element 11 are not activated, so that only the heating area 14 of the surface heating element 11 that contributes to heating the legs 5 of the occupant 2 energy required.
  • the heating area 16 of the surface heating element 11 located in the upper part of the backrest clamping part 12 in the backrest 6 of the front seat 5 of the vehicle is also activated, and thus also the area of the upper half of the body of the occupant 2 on the rear seat 4 specifically heated by thermal radiation.
  • a heating power of the heating area 16 of the surface heating element 11 is specified with a value of 180 W.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems eines Fahrzeugs, bei dem an mindestens einem Interieurbauteil (7) ein Flächenheizelement (11) mit mehreren Heizbereichen angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Heizsystem Mittel zur Bestimmung der Positionierung eines sich auf einem Fahrzeugsitz (4) befindlichen Insassen (2) des Fahrzeugs aufweist und Mittel zur Bestimmung des Heizbedarfs eines sich auf einem Fahrzeugsitz (4) befindlichen Insassen (2) des Fahrzeugs sowie Mittel zur Vorgabe der Heizleistung der Heizleistung der Heizbereiche (13, 14, 15, 16) des einem Fahrzeugsitz (4) zugeordneten Flächenheizelements (11) in Abhängigkeit des zumindest anhand der Positionierung des Insassen (2) auf dem Fahrzeugsitz (4) bestimmten Heizbedarfs des Insassen (2) des Fahrzeugs.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Heizsystems eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb Heizsystems eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Beheizung des Innenraums von mit Verbrennungsmotoren betriebenen Fahrzeugen wird in der Regel die Abwärme des Verbrennungsmotors für Heizsysteme genutzt, die durch Konvektion den gesamten Innenraum des Fahrzeugs temperieren. Insbesondere bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen steht diese Möglichkeit zur Beheizung des Innenraums nicht mehr zur Verfügung, so dass hier alternative Heizungsarten und Heizsysteme zum Einsatz kommen müssen.
Für diese alternativen Heizungsarten kommen insbesondere auch Heizsysteme in Betracht, die den Innenraum des Fahrzeugs durch Strahlungswärme temperieren. Bei diesen Heizsystemen wird Wärme durch Wärmestrahlung (Infrarot-Strahlung) zielgerichtet und lokal an einer bestimmten Stelle im Fahrzeug erzeugt, d.h. eine Beheizung des gesamten Innenraums des Fahrzeugs wie im Falle der Beheizung durch Konvektion ist nicht mehr erforderlich.
Aus der DE 102021 103 399 A1 ist zur Thematik Beheizung des Innenraums von Fahrzeugen ein Verfahren zum automatisierten Einstellen einer lokal gefühlten Temperatur in einem Campingfahrzeug durch Strahlungsheizen offenbart. Bei diesem bekannten Verfahren ist eine Vielzahl von elektrischen Flächenheizungen in flächige Zubehörgegenstände an unterschiedlichen Nutzungsbereichen im Inneren des Campingfahrzeugs integriert. Die Heizleistung mindestens einer dieser elektrischen Flächenheizungen wird in Abhängigkeit des genauen Aufenthaltsorts einer sich im Inneren des Campingfahrzeugs befindlichen Person geregelt und/oder gesteuert. Als flächige Zubehörgegenstande im Inneren des Campingfahrzeugs sind insbesondere Schichtstoffe, Deckenverkleidungen oder Wandverkleidungen, Möbelstücke, Türen oder ähnliche Gegenstände vorgesehen. Aus der DE 102019 202 223 A1 eine Anordnung zur Beheizung eines Fahrzeug- Innenraums, insbesondere eines Schienenfahrzeug-Innenraums bekannt, bei der zur Beheizung des Fahrzeug-Innenraums im Innenraum Infrarotflächenheizstrahler angeordnet sind. Die Infrarotflächenheizstrahler sind als integrierte Bestandteile von Oberflächen des Innenraums ausgebildet.
In der US 11 363683 B2 werden Systeme und Verfahren zur Strahlungserwärmung durch PTC-Strahlungsfelder angegeben. Ein Strahlungsheizungssystem zum Erwärmen eines Insassen eines umschlossenen Raumes umfasst Felder zum Abstrahlen von Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassens. Eine Spannungsversorgung liefert den Feldern elektrische Leistung. Eine Steuerung steuert die an die Felder gelieferte elektrische Leistung, basierend auf einer Temperatur im umschlossenen Raum und den Positionen der Felder im umschlossenen Raum.
Die US 2015 0 028 119 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Heizen des Innenraums eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein zentrales Heizsystem und mehrere als Infrarotstrahler ausgebildete dezentrale Heizflächen aufweist, und der Fahrzeuginnenraum durch das zentrale Heizsystem und/oder die dezentralen Heizflächen entsprechend einer Heiz-Anforderungen zumindest eines Fahrzeuginsassen temperierbar ist. Erfindungsgemäß wird zum Temperieren des Innenraums mittels der dezentralen Heizflächen die Heizleistung zumindest einer dezentralen Heizfläche in Abhängigkeit von der relativen Position des Fahrzeuginsassen oder eines Körperteils des Fahrzeuginsassen zur jeweiligen dezentralen Heizfläche oder zu einer definierten Gruppe aus mehreren dezentralen Heizflächen vorgegeben oder beeinflusst.
Weitere Relevante Druckschriften sind die DE 11 2016 006238 T5, die JP 2009 178247 A, DE 11 2016 006238 T5, die DE 102013 009 516 A1 sowie die US 10 875428 B2.
Weiterhin ist aus der EP 2 578423 B1 eine Strahlenheizvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, bei der ein mit einer Klimaanlage des Fahrzeugs zusammenwirkender Strahlenheizer eine Vielzahl von Heizsektionen aufweist, die unabhängig voneinander jeweils Wärme in Bereiche des unteren Körpers eines Fahrgasts des Fahrzeugs abstrahlen. Der Erfindung liegt ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Heizsystems eines Fahrzeugs anzugeben, mit dem auf einfache Weise die Heizleistung für einen Insassen des Fahrzeugs komfortabel und individuell einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Betrieb eines Heizsystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.
Beim erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Heizsystems wird der Innenraum des Fahrzeugs gezielt durch Wärmestrahlung mit mindestens einem Flächenheizelement beheizt, das an einem Interieurbauteil des Fahrzeugs angeordnet ist und das mehrere Heizbereiche aufweist. Insbesondere ist mindestens ein Flächenheizelement einem Fahrzeugsitz zugeordnet und vorzugsweise in der Nähe dieses Fahrzeugsitzes angeordnet, so dass die Umgebung dieses Fahrzeugsitzes in einem bestimmten Bereich um den Fahrzeugsitz herum mit mindestens einem Flächenheizelement mit mehreren Heizbereichen gezielt erwärmt beziehungsweise temperiert werden kann.
Hierbei können beliebige Flächen eines Interieurbauteils des Fahrzeugs als Aufnahmefläche für ein Flächenheizelement mit mehreren Heizbereichen vorgesehen sein. Vorzugsweise sind diese Aufnahmeflächen für ein Flächenheizelement mit mehreren Heizbereichen in Richtung eines jeweiligen Insassen des Fahrzeugs ausgerichtet. Beispielsweise können für die Insassen im Fond eines Fahrzeugs Flächenheizelemente mit mehreren Heizbereichen im Lehnenteil (Sitzrücken) eines Vordersitzes des Fahrzeugs vorgesehen sein und/oder es können Flächenheizelemente mit mehreren Heizbereichen an einer Türverkleidung einer Seitentüre des Fahrzeugs vorgesehen sein und/oder es können Flächenheizelemente mit mehreren Heizbereichen in einem Fußraum des Fahrzeugs vorgesehen sein und/oder es können Flächenheizelemente mit mehreren Heizbereichen an der Instrumententafel des Fahrzeugs vorgesehen sein und/oder es können Flächenheizelemente mit mehreren Heizbereichen an der Mittelkonsole des Fahrzeugs vorgesehen sein und/oder es können Flächenheizelemente mit mehreren Heizbereichen am Dachhimmel des Fahrzeugs vorgesehen sein.
Weiterhin wird für einen sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs ermittelt, welche Positionierung dieser Insasse aktuell auf dem Fahrzeugsitz einnimmt, insbesondere relativ zur Strahlungsfläche der Heizbereiche des mindestens einen diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelements. Hierdurch wird eine wesentliche Einflussgröße auf den individuellen aktuellen Heizbedarf eines Insassen auf einem Fahrzeugsitz bei der Vorgabe der Heizleistung des jeweiligen Flächenheizelements berücksichtigt.
Hierzu wird die Sitzposition und/oder die Körperhaltung und/oder die Position bestimmter Gliedmaßen des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs ermittelt und bei der Vorgabe der Heizleistung des jeweiligen Flächenheizelements und dessen Heizbereichen berücksichtigt. Beispielsweise wird ermittelt, ob dieser Insasse auf dem Fahrzeugsitz eher breitbeinig sitzt oder eher mit aneinandergelegten Beinen auf dem Fahrzeugsitz sitzt oder ob der Insasse beispielsweise auf dem Fahrzeugsitz seine Arme verschränkt hat oder nicht verschränkt hat oder ob der Insasse beispielsweise eher aufrecht auf dem Fahrzeugsitz sitzt oder eine eher liegende Haltung auf dem Fahrzeugsitz einnimmt etc.
Weiterhin werden auch die körperlichen Eigenschaften beziehungsweise personenbezogene Parameter des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs ermittelt und bei der Vorgabe der Heizleistung des jeweiligen Flächenheizelements und dessen Heizbereichen berücksichtigt. Derartige körperlichen Eigenschaften des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs können gegebenenfalls ebenfalls relevante Einflussgrößen auf den individuellen aktuellen Heizbedarf eines Insassen auf dem Fahrzeugsitz darstellen. Insbesondere kann hierbei die Körpergröße des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs und/oder der Bekleidungszustand des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs ermittelt und bei der Vorgabe der Heizleistung des jeweiligen Flächenheizelements und dessen Heizbereichen berücksichtigt werden.
Dadurch wird beispielsweise unter anderem vermieden, dass es einem aufgrund seiner Körpergröße nah an Flächenheizelementen und dessen Heizbereichen sitzenden großen Insassen des Fahrzeugs aufgrund der dann starken Beheizung durch die Heizbereiche der Flächenheizelemente zu warm ist und einem aufgrund seiner eher geringen Körpergröße weiter entfernt zu den Flächenheizelementen und dessen Heizbereichen sitzenden kleinen Insassen des Fahrzeugs aufgrund der dann schwachen Beheizung durch die Heizbereiche der Flächenheizelemente zu kalt ist.
Bei der Berücksichtigung des Bekleidungszustands des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass der individuelle aktuelle Heizbedarf im Beinbereich bei einem Insassen des Fahrzeugs mit kurzen Hosen geringer ist als bei einem Insassen des Fahrzeugs mit langen Hosen oder dass der individuelle aktuelle Heizbedarf bei einem Insassen des Fahrzeugs mit Jacke größer ist als bei einem Insassen des Fahrzeugs ohne Jacke.
Zur Ermittlung der Positionierung des Insassen des Fahrzeugs auf dem Fahrzeugsitz und zur Ermittlung der körperlichen Eigenschaften des Insassen des Fahrzeugs, ist eine als kapazitive Sensoreinheit und/oder eine als optische Sensoreinheit und/oder eine als Lidarsensoreinheit und/oder eine als Ultraschallsensoreinheit und/oder eine als Sitzbelegungssensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit vorgesehen, wobei eine Sensoreinheit und insbesondere eine kapazitive Sensoreinheit an einem Flächenheizelement oder am ein Flächenheizelement aufnehmenden Interieurbauteil des Fahrzeugs angeordnet sein kann.
Bei der Vorgabe der Heizleistung eines Flächenheizelements und insbesondere der einzelnen Heizbereiche des Flächenheizelements, wird durch Berücksichtigung der aktuellen Positionierung des sich auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs und vorzugsweise auch durch Berücksichtigung der körperlichen Eigenschaften des sich auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs demnach auch die konkrete individuelle Situation des Insassen des Fahrzeugs auf dem Fahrzeugsitz mit einbezogen. Insbesondere werden die einzelnen Heizbereiche eines Flächenheizelements in Abhängigkeit der vorliegenden aktuellen Situation des Insassen des Fahrzeugs auf dem Fahrzeugsitz unterschiedlich angesteuert und damit aktiviert oder nicht aktiviert, d.h. bleiben ausgeschaltet, oder in ihrer Heizleistung je nach Situation individuell eingestellt.
Die Heizleistung des mindestens einen Flächenheizelements wird durch ein Steuergerät des Fahrzeugs vorgegeben, durch das die Spannung und die Stromstärke des jeweiligen Flächenheizelements und insbesondere auch der einzelnen Heizbereiche eines Flächenheizelements entsprechend des ermittelten Heizbedarfs des jeweiligen sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs zumindest unter Berücksichtigung dessen Positionierung auf dem Fahrzeugsitz geregelt und/oder gesteuert.
Zur Bestimmung des Heizbedarfs eines sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs ist eine optische Sensoreinheit und/oder eine kapazitive Sensoreinheit und/oder eine thermische Sensoreinheit vorgesehen. Mittels einer Wärmebildkamera als thermischer Sensoreinheit zur Bestimmung des Heizbedarfs des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs kann die Oberflächentemperatur von mindestens einem angestrahlten Körperteil dieses Insassen erfasst werden. Anhand der jeweiligen Oberflächentemperatur der Körperteile des Insassen des Fahrzeugs kann dann auf den Heizbedarf für das jeweilige Körperteil des Insassen des Fahrzeugs geschlossen werden und die Heizleistung der Heizbereiche mindestens eines diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelements unter Berücksichtigung der Positionierung des Insassen des Fahrzeugs auf dem Fahrzeugsitz und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der körperlichen Eigenschaften des Insassen des Fahrzeugs, wie dessen Körpergröße oder Bekleidungszustand, entsprechend gesteuert beziehungsweise geregelt werden.
Mittels einer alternativ zur thermischen Sensoreinheit oder zusätzlich zur thermischen Sensoreinheit vorgesehenen optischen Kamera als optischer Bilderfassungseinheit einer optischen Sensoreinheit zur Bestimmung des Heizbedarfs des sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs, wird der Abstand zwischen mindestens einem Körperteil dieses Insassen und dem mindesten einen diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelement beziehungsweise der Heizbereiche des Flächenheizelements erfasst und hieraus der Heizbedarf dieses Insassen abgeleitet und insbesondere auch der Heizbedarf von unterschiedlichen Körperteilen dieses Insassen abgeleitet. Insbesondere kann hiermit auch berücksichtigt werden, dass die vom Insassen des Fahrzeugs aufgenommene Wärmeenergie vom Abstand zur Strahlungsquelle und damit vom Abstand zu einem diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelement beziehungsweise zu den Heizbereichen des Flächenheizelements abhängt. Auch kann hierbei wie bei der direkten Bestimmung der Oberflächentemperatur von angestrahlten Körperteilen eines sich auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Körperteile eines Insassen des Fahrzeugs gegebenenfalls einen unterschiedlichen Heizbedarf aufweisen, beispielsweise kann zwischen dem Kopfbereich und dem Fußbereich eines Insassen des Fahrzeugs ein deutlich unterschiedlicher Heizbedarf bestehen. Die Heizleistung der Heizbereiche mindestens eines diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelements wird abhängig hiervon und unter Berücksichtigung der Positionierung des Insassen des Fahrzeugs auf dem Fahrzeugsitz und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der körperlichen Eigenschaften des Insassen des Fahrzeugs wie dessen Körpergröße oder Bekleidungszustand, entsprechend gesteuert beziehungsweise geregelt. Zur Erfassung des Abstands zwischen dem mindestens einem Körperteil des Insassen des Fahrzeugs und dem mindestens einen Flächenheizelement beziehungsweise zu den Heizbereichen des Flächenheizelements ist vorzugsweise eine kapazitive Sensoreinheit vorgesehen. Diese kapazitive Sensoreinheit kann in einem Flächenheizelement angeordnet sein, d.h. im Flächenheizelement integriert sein und hierzu beispielsweise als kapazitiver Kreislauf im Flächenheizelement ausgebildet sein, oder auf einem Flächenheizelement angeordnet sein oder im Bereich zwischen einem Flächenheizelement und einem Fahrzeugsitz angeordnet sein oder in einem Fahrzeugsitz integriert sein oder auf einem Fahrzeugsitz angeordnet sein.
Alternativ können auch andere Messverfahren nutzende Sensoreinheiten zur Erfassung des Abstands zwischen dem mindestens einem Körperteil des Insassen und dem mindestens einen Flächenheizelement beziehungsweise zu den Heizbereichen des Flächenheizelements vorgesehen sein, insbesondere auch eine Kombination unterschiedlicher derartiger Sensoreinheiten.
Die im Fahrzeug vorgesehenen Flächenheizelemente des Heizsystems des Fahrzeugs und deren Heizbereiche können Bestandteil eines gemeinsamen Heizkreislaufs des Heizsystems sein oder zumindest teilweise in jeweils separaten und damit voneinander getrennten Heizkreisläufen des Heizsystems eingebunden sein.
Somit lassen sich auch auf einfache Weise die unterschiedlichen Flächenheizelemente des Heizsystems des Fahrzeugs und insbesondere auch die einzelnen Heizbereiche der jeweiligen Flächenheizelemente des Heizsystems des Fahrzeugs individuell je nach aktuellem Heizbedarf eines sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs ansteuern.
Insbesondere kann hierdurch auch festgelegt werden, dass nur jene Flächenheizelemente des Heizsystems des Fahrzeugs und insbesondere auch nur diejenigen Heizbereiche der Flächenheizelemente aktiviert werden können, die auch einen sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs und dessen Körperteile beziehungsweise Gliedmaßen mit Strahlung erreichen können und damit zum thermischen Komfort für einen sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs beitragen können. Da die nicht benötigten Flächenheizelemente und deren Heizbereiche inaktiv sind beziehungsweise deaktiviert bleiben, kann durch die hieraus resultierende Energieeinsparung auch die Effizienz des Heizsystems des Fahrzeugs insgesamt gesteigert werden. Vorteilhafterweise kann mit der vorgestellten Erfindung durch Berücksichtigung unterschiedlicher Einflussgrößen auf den aktuellen Heizbedarf eines Insassen des Fahrzeugs und der hieraus vorgegebenen Heizleistung der einzelnen Heizbereiche von Flächenheizelementen, ein hoher thermischer Komfort für die Insassen des Fahrzeugs realisiert werden und damit eine angenehm temperierte Umgebung für die Insassen des Fahrzeugs geschaffen werden.
Da der Aktivierungszustand und auch die Heizleistung der einzelnen Heizbereiche der Flächenheizelemente individuell für die Insassen des Fahrzeugs und adäquat für den jeweiligen Anwendungsfall beziehungsweise die aktuellen Randbedingungen im Innenraum des Fahrzeugs vorgegeben wird, kann der Innenraum eines Fahrzeugs sehr effizient und energiesparend vorzugsweise punktuell beheizt werden, was insbesondere auch bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen für dessen Reichweite von hoher Relevanz ist.
Durch die Berücksichtigung wesentlicher individueller und charakteristischer Einflussgrößen auf den aktuellen Heizbedarf eines Insassen des Fahrzeugs und der hieraus abgeleiteten Vorgabe der Heizleistung einzelner Heizbereiche, kann die Heizleistung des Flächenheizelements insgesamt in vielen Anwendungsfällen reduziert werden, was zur weiteren Effizienzsteigerung des Heizsystems beiträgt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung mit den Figuren.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den beiden Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung des Innenraums eines Fahrzeugs mit einem Insassen des Fahrzeugs in einer bestimmten Sitzposition auf einem Fondsitz des Fahrzeugs und
Fig. 2 Eine weitere schematische Darstellung des Innenraums eines Fahrzeugs mit einem Insassen des Fahrzeugs in einer anderen Sitzposition auf einem Fondsitz des Fahrzeugs.
Die Figur 1 und die Figur 2 zeigen jeweils eine Prinzipdarstellung eines Teilbereichs des Innenraums 1 eines Fahrzeugs mit einem sich im Fondbereich 3 des Fahrzeugs auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs befindlichen Insassen 2.
Die dargestellten Insassen 2 sitzen in der Figuren 1 und in der Figur 2 in einer unterschiedlichen Sitzposition auf dem Fondsitz 4 des Fahrzeugs.
Der in der Figur 1 dargestellte Insasse 2 sitzt breitbeinig auf dem Fondsitz 4 des Fahrzeugs, so dass sich auch die Beine 5 des Insassen 2 relativ weit voneinander entfernt in einem recht großen Abstand 17 und eher im Außenbereich 8 des Vordersitzes 7 des Fahrzeugs befinden.
Der in der Figur 2 dargestellte Insasse 2 sitzt engbeinig auf dem Fondsitz 4 des Fahrzeugs, so dass sich auch die Beine 5 des Insassen 2 relativ eng beieinander in einem geringen Abstand 18 und eher im Mittenbereich 9 des Vordersitzes 7 des Fahrzeugs befinden.
An bestimmten Positionen im Innenraum 1 des Fahrzeugs sind an Interieurbauteilen des Fahrzeugs benachbart zu den Fahrzeugsitzen 4, 7 des Fahrzeugs Flächenheizelemente 11 mit mehreren Heizbereichen 13, 14, 15, 16 angeordnet, deren Strahlungsflächen vorzugsweise auf den jeweiligen Fahrzeugsitz 4, 7 des Fahrzeugs hin ausgerichtet sind. Insbesondere zur individuellen Erwärmung bestimmter Bereiche 10 für einen sich auf dem Fondsitz 4 des Fahrzeugs befindlichen Insassen 2, ist auf der Rückenlehne 6 des Vordersitzes 7 des Fahrzeugs ein Flächenheizelement 11 mit mehreren Heizbereichen 13, 14, 15, 16 vorgesehen, das beispielsweise im Lehnenspannteil 12 in der Rückenlehne 6 des Vordersitzes 5 des Fahrzeugs integriert ist. Zur individuellen Vorgabe der Heizleistung für den Insassen 2 auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs, beispielsweise durch ein Steuergerät des Fahrzeugs, wird die Positionierung des Insassen 2 auf dem Fondsitz 4 und insbesondere auch die Sitzposition des Insassen 2 auf dem Fondsitz 4 bestimmt, beispielsweise unter anderem die Position der Beine 5 des Insassen 2 bezüglich des Vordersitzes 7 des Fahrzeugs. Diese Bestimmung der Sitzposition des Insassen 2 auf dem Fondsitz 4 kann beispielsweise durch eine optische Kamera erfolgen, die beispielsweise im Bereich des Fahrzeugdachs angeordnet ist, beispielsweise im Dachhimmel des Fahrzeugs integriert ist, oder die im Bereich der Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet ist.
Gemäß Figur 1 ist der Abstand 17 der beiden Beine 5 des Insassen 2 auf dem Fondsitz 4 in dessen breitbeiniger Sitzposition recht groß, so das zur Erwärmung des Beinbereichs des Insassen 2 beim Flächenheizelement 11 nur die beiden äußeren Heizbereiche 13, 15 im Bereich der Beine 5 des Insassen 2 aktiviert werden, beispielsweise mit einer Heizleistung der beiden Heizbereiche 13, 15 des Flächenheizelements 11 von jeweils 200 W. Die beiden anderen Heizbereiche 14, 16 des Flächenheizelements 11 werden nicht aktiviert, so dass auch nur die zur Erwärmung der Beine 5 des Insassen 2 beitragenden Heizbereiche 13, 15 des Flächenheizelements 11 Energie benötigen.
Gemäß Figur 2 ist der Abstand 18 der beiden Beine 5 des Insassen 2 auf dem Fondsitz 4 in dessen engbeiniger Sitzposition recht gering, so das zur Erwärmung des Beinbereichs des Insassen 2 beim Flächenheizelement 11 nur der mittlere Heizbereich 14 im Bereich der Beine 5 des Insassen 2 aktiviert wird, beispielsweise mit einer Heizleistung des Heizbereichs 14 des Flächenheizelements 11 von 250 W. Die beiden äußeren Heizbereiche 13, 15 des Flächenheizelements 11 werden nicht aktiviert, so dass auch nur der zur Erwärmung der Beine 5 des Insassen 2 beitragende Heizbereich 14 des Flächenheizelements 11 Energie benötigt.
Zusätzlich wird in der Darstellung der Figur 2 auch noch der sich im oberen Teil des Lehnenspannteils 12 in der Rückenlehne 6 des Vordersitzes 5 des Fahrzeugs befindliche Heizbereich 16 des Flächenheizelements 11 aktiviert, und damit auch der Bereich der oberen Körperhälfte des Insassen 2 auf dem Fondsitz 4 durch Wärmstrahlung gezielt erwärmt. Hierzu wird beispielsweise eine Heizleistung des Heizbereichs 16 des Flächenheizelements 11 mit einem Wert von 180 W vorgegeben.

Claims

Patentansprüche Verfahren für den Betrieb eines Heizsystems eines Fahrzeugs, mit mindestens einem an einem Interieurbauteil (7) des Fahrzeugs angeordneten und einem einem Fahrzeugsitz (4) zugeordneten Flächenheizelement (11) mit mehreren Heizbereichen (13, 14, 15, 16), wobei das Verfahren umfasst, eine Bestimmung einer Sitzposition und/oder einer Körperhaltung und/oder der Position der Gliedmaßen des sich auf einem Fahrzeugsitz (4) befindlichen Insassen (2) des Fahrzeugs mittels einer als kapazitive Sensoreinheit und/oder als optische Sensoreinheit und/oder als Lidarsensoreinheit und/oder als Ultraschallsensoreinheit und/oder als Sitzbelegungssensoreinheit ausgebildeten Sensoreinheit, die Bestimmung des Heizbedarfs des sich auf einem Fahrzeugsitz (4) befindlichen Insassen (2) des Fahrzeugs mittels einer weiteren optischen Sensoreinheit und/oder eine kapazitiven Sensoreinheit und/oder eine thermischen Sensoreinheit und die Vorgabe der Heizleistung der Heizbereiche (13, 14, 15, 16) des dem Fahrzeugsitz (4) zugeordneten Flächenheizelements (11) in Abhängigkeit des zumindest anhand der Positionierung des Insassen (2) auf dem Fahrzeugsitz (4) bestimmten Heizbedarfs des Insassen (2) des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Bestimmung von körperlichen Eigenschaften des sich auf einem Fahrzeugsitz (4) befindlichen Insassen (2) des Fahrzeugs umfasst ist und dass eine Vorgabe der Heizleistung der Heizbereiche (13, 14, 15, 16) des einem Fahrzeugsitz
(4) zugeordneten Flächenheizelements (11) in Abhängigkeit des anhand der Positionierung des Insassen (2) auf dem Fahrzeugsitz (4) und der körperlichen Eigenschaften des Insassen (2) bestimmten Heizbedarfs umfasst ist und wobei ferner die Bestimmung des Abstands (8, 9) zwischen mindestens einem Körperteil
(5) des Insassen (2) des Fahrzeugs und dem Flächenheizelement (11) durch die optische Sensoreinheit und/oder die kapazitive Sensoreinheit zur vorgesehen ist. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Sensoreinheit zur Erfassung der Oberflächentemperatur von mindestens einem Körperteil (5) des sich auf einem Fahrzeugsitz (4) befindlichen Insassen (2) des Fahrzeugs vorgesehen ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät des Fahrzeugs zur Vorgabe der Heizleistung der Heizbereiche (13, 14, 15, 16) des mindestens einen Flächenheizelements (11) vorgesehen ist. Verfahrennach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Flächenheizelement (11) mit mehreren Heizbereichen (13, 14,
15, 16) an einer Rückenlehne (6) eines Vordersitzes (7) des Fahrzeugs und/oder an einer Türverkleidung einer Seitentüre des Fahrzeugs und/oder in einem Fußraum des Fahrzeugs und/oder an der Instrumententafel des Fahrzeugs und/oder an der Mittelkonsole des Fahrzeugs und/oder am Dachhimmel des Fahrzeugs angeordnet ist.
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