WO2024099490A1 - Fahrzeugsitzlüfter - Google Patents

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WO2024099490A1
WO2024099490A1 PCT/DE2023/000134 DE2023000134W WO2024099490A1 WO 2024099490 A1 WO2024099490 A1 WO 2024099490A1 DE 2023000134 W DE2023000134 W DE 2023000134W WO 2024099490 A1 WO2024099490 A1 WO 2024099490A1
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WO
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air
conveying device
vehicle seat
monitoring unit
flow monitoring
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PCT/DE2023/000134
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English (en)
French (fr)
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Stefan Stöwe
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Gentherm GmbH
Original Assignee
Gentherm GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/56—Heating or ventilating devices
    • B60N2/5607—Heating or ventilating devices characterised by convection
    • B60N2/5621—Heating or ventilating devices characterised by convection by air
    • B60N2/565—Heating or ventilating devices characterised by convection by air sucked from the seat surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F04D25/0666—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump a sensor is integrated into the pump/motor design
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/068—Mechanical details of the pump control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/311—Air humidity

Definitions

  • the invention relates to an air conditioning device for ventilating a vehicle seat according to the preamble of patent claim 1, a vehicle seat according to the preamble of patent claim 13 and a method for operating an air conditioning device for a vehicle seat according to the preamble of patent claim 16.
  • Air conditioning systems for vehicle seats are already known from the prior art.
  • the publication WO 2019/170622 A1 shows a vehicle seat ventilated by means of a fan, in which sensors are arranged in the seat part and in the backrest of the vehicle seat.
  • the air flow monitoring units are spatially separated from the air conveying devices and are arranged separately beyond the air conveying devices, for example in the seat cushion of the vehicle seat.
  • this circumstance brings with it structural and functional problems. Due to the arrangement of the air flow monitoring units beyond the air conveying devices, on the one hand, a separate fastening of the air flow monitoring units in the seat cushion and, on the other hand, additional cabling of the air flow monitoring units with the air conveying devices and with a control device of the air conditioning device is necessary in order to supply the air flow monitoring units with electrical energy and to enable signal transmission. Additional fastenings and cabling are costly and offer an additional potential for possible errors and failures of the air conditioning device.
  • the positioning of the air flow monitoring units in the seat cushion is disadvantageous, since the air flow monitoring units in the seat cushion absorb moisture from sweat. of a vehicle seat occupant, which may impair the reliable functioning of the airflow monitoring units and consequently the air conditioning of the vehicle seat.
  • special measures must be taken when positioning the airflow monitoring units in the seat cushion in order to protect the airflow monitoring units from mechanical damage caused by the occupant and at the same time not to impair the seating comfort for the occupant.
  • the object underlying the invention is therefore to optimize the reliability and robustness of air conditioning systems for vehicle seats and at the same time to reduce the complexity and costs of air conditioning systems.
  • the object is achieved with an air conditioning device of the type mentioned above, wherein the at least one air flow monitoring unit is a component of the control device.
  • the at least one air flow monitoring unit is part of the control device, no cable connections are required for signal transmission or for supplying the air flow monitoring unit with electrical energy, so that costs and a high level of cabling effort can be saved and signal paths are shortened.
  • the air flow monitoring unit is an integral part of the control device.
  • at least one seat surface of the vehicle seat or at least a portion of a seat surface of the vehicle seat is air-conditioned and/or ventilated by means of the air conditioning device.
  • the air conveying device is preferably connected to the control device in a signal-conducting and/or electrically conductive manner.
  • the air conveying device is preferably designed as a blower, preferably as an axial fan or radial fan, particularly preferably as a radial fan, the blower preferably comprising a conveying element with an impeller and impeller blades.
  • the air conditioning device can comprise a plurality of air conveying devices.
  • the air conditioning device comprises a plurality of air conveying devices, these can, for example, be designed more compactly than a single air conveying device and/or be positioned closer to the seat cushion of the vehicle seat.
  • a plurality of air conveying devices are preferably designed as axial fans.
  • a plurality of air conveying devices are networked with one another in a signal-conducting manner, so that, for example, only one of the plurality of air conveying devices has an air flow monitoring unit, the sensor signal being transmitted to all other air conveying devices.
  • the blower generates a static pressure increase of the air to be conveyed from 50 Pa to 500 Pa.
  • the control device is preferably set up to control the rotation speed of the air conveying device, in particular the speed of the blower, in order to influence the flow speed of an air flow of the conveyed air through the vehicle seat.
  • the air flow monitoring unit is preferably designed to monitor the air to be conveyed continuously or at continuous points in time.
  • the air conditioning device can comprise a housing, wherein the control device is arranged together with the air flow monitoring unit and the air conveying device in the housing.
  • a parameter relating to the conveyed air can be, for example, the flow rate, the relative humidity and/or the temperature of the conveyed air.
  • the air conditioning device is designed to air-condition the body areas of an occupant that are in contact with the ventilated vehicle seat or in the vicinity of the seat (local seat air conditioning).
  • the control device is preferably designed to control the air conveying device automatically.
  • the air conditioning device can preferably be manually activated and/or manually controlled by an occupant, for example by means of a switch or by means of a rotary control and/or via an electrical display device of the vehicle.
  • the air conditioning device is preferably automatically activated. Because the air flow monitoring unit is an integral part of the control device, the air flow monitoring unit is arranged in the immediate vicinity of the air conveying device, so that the air flow monitoring unit can directly monitor the air conveyed by the air conveying device. By arranging the air flow monitoring unit directly on the control device, no connecting lines for signal transmission to the control device or supply lines for supplying the air flow monitoring unit with electrical energy are necessary.
  • the air conditioning device is preferably also suitable for ventilating other seating furniture, in particular home and office furniture.
  • the air flow monitoring unit comprises a humidity sensor or the air flow monitoring unit is designed as a humidity sensor which is set up to detect the humidity of the air conveyed by means of the air conveying device.
  • the detected humidity can be a relative humidity or an absolute humidity.
  • the control device is preferably set up to control the air conveying device depending on the detected humidity.
  • the humidity of the conveyed air is influenced by the evaporation of the occupant's sweat and correlates with the occupant's heat stress level.
  • the humidity detected by means of the humidity sensor is closely linked to the occupant's sweat output and consequently to the microclimate between the occupant and the vehicle seat, in particular in the contact areas between the occupant and the vehicle seat.
  • the air temperature can be detected in addition to the humidity.
  • the humidity sensor is designed as a digital humidity sensor.
  • a digital humidity sensor can measure the relative humidity and the air temperature and provide these as digital output signals, whereby an absolute humidity (water content of the air in g per kg).
  • a value for air quality can also be derived from the humidity.
  • the air flow monitoring unit is part of an electronic circuit board of the control device, wherein the air flow monitoring unit is preferably arranged on the electronic circuit board together with a microcontroller for controlling the air conveying device.
  • the microcontroller of the control device is preferably designed to send control signals for controlling the air conveying device, wherein the microcontroller of the control device is connected to the air conveying device in a signal-conducting manner for this purpose.
  • the microcontroller of the control device is preferably designed to receive sensor signals for controlling the air conveying device from the air flow monitoring unit, wherein the microcontroller of the control device is connected to the air flow monitoring unit in a signal-conducting manner for this purpose.
  • the microcontroller is designed to calculate the control signals on the basis of the sensor data.
  • the air flow monitoring unit is preferably designed as a surface mount device chip (SMD chip).
  • the air flow monitoring unit is preferably designed to output digital and/or analog control signals.
  • the electronic circuit board is preferably designed to carry the air flow monitoring unit and the microcontroller and to connect them to one another in a signal-conducting manner.
  • the electronic circuit board is preferably designed as a control board.
  • the electronic circuit board is preferably designed as a printed circuit board assembly (PCBA).
  • PCBA printed circuit board assembly
  • both the microcontroller for controlling the air conveying device on the basis of the sensor signals and the air flow monitoring unit are arranged together on a circuit board, it is possible to access both a further higher-level control device which processes the control signals and cable connections between the Air flow monitoring unit and the control device for the air conveying device can be dispensed with.
  • the microcontroller and the air flow monitoring unit are preferably connected to one another via a bus interface, in particular via pulse width modulation (PWM) or via l 2 C (Inter-Integrated Circuit).
  • PWM pulse width modulation
  • l 2 C Inter-Integrated Circuit
  • the motor stator of the air conveying device is mechanically connected to the circuit board.
  • the circuit board is electrically connected to stator windings of the air conveying device, for example by connecting pins or by soldering the stator windings to the circuit board.
  • the microcontroller executes control software which is designed to receive and/or process sensor signals from the air flow monitoring unit and/or to calculate control signals.
  • the control software is designed to calculate a control algorithm for controlling the air conveying device on the basis of the sensor signals and the control signals.
  • control device is designed to switch between at least two different operating states of the air conveying device depending on the parameter detected by the air flow monitoring unit.
  • the control device is preferably designed to switch the operating state of the air conveying device when the parameter relating to the conveyed air falls below or exceeds a defined parameter limit value and/or a defined parameter segregation rate.
  • the air conveying device comprises a conveying element, wherein the rotational speed of the conveying element of the air conveying device in a first operating state of the at least two operating states differs from the rotational speed of the conveying element in a second operating state of the at least two operating states.
  • the conveying element preferably comprises a paddle wheel and one or more impeller blades.
  • the rotational speed is preferably a target rotational speed.
  • the conveying element of the air conveying device is arranged rotatably on the air conveying device.
  • the conveying element is mounted on the air conveying device by means of a plain bearing or by means of a ball bearing.
  • An air conditioning device is also preferred in which the rotational speed of the conveying element of the air conveying device is higher in the second operating state than in the first operating state, wherein the control device is set up to set the first operating state when the air parameter determined by means of the air flow monitoring unit is below a defined limit value and/or a defined parameter increase rate, and to set the second operating state when the parameter of the conveyed air determined by means of the air flow monitoring unit is above a defined limit value and/or a defined parameter increase rate.
  • the control device is set up to automatically switch between the first and second operating states depending on the at least one parameter.
  • the control device is set up to set further operating states in which the rotational speed of the conveying element of the air conveying device differs from the rotational speed in the first and second operating states.
  • the first operating state can serve to convey air to the air flow monitoring unit so that the air flow monitoring unit can determine at least one parameter.
  • the air conveying device operates at a low rotation speed so that a generated air flow does not generate any disturbing noises for the occupant.
  • the second operating state generates a stronger air flow with a higher air flow speed than the first operating state due to the increased rotation speed. Due to the higher air flow speed in the second operating state, the vehicle seat and thus the occupant are exposed to more air, so that the occupant's sweat evaporates and the occupant is thus cooled.
  • a higher humidity of the conveyed air can indicate that the occupant is sweating.
  • a sweating occupant can indicate that the occupant needs more air conditioning in order to to cool it down and ensure a pleasant microclimate between the occupant and the vehicle seat.
  • control device is designed to distinguish between sensor signals that are influenced by a sweating passenger and sensor signals that are caused by external influences, such as high humidity in the outside air that enters the interior through an open window and/or an open vehicle door.
  • Two operating states can ensure that the air conditioning device only intelligently increases the rotation speed when necessary and saves energy the rest of the time, thereby increasing the energy efficiency of the air conditioning device.
  • An air conditioning device is also advantageous in which the control device is set up to activate the air conveying device when an occupant approaches the vehicle and/or the vehicle is unlocked and/or the vehicle is started and/or the vehicle seat is contacted by an occupant, wherein the control device is preferably set up to initially set the first operating state of the air conveying device after activation.
  • the first operating state is a standard operating state, which can be permanently active when the vehicle seat is occupied by an occupant.
  • the first operating state can be activated automatically when an occupant detection device detects an occupant on the vehicle seat.
  • the first operating state can be activated automatically when an occupant approaches the vehicle, when the vehicle is unlocked or when the vehicle is started.
  • the first operating state serves to initially convey air to the air flow monitoring unit at a low speed of the air conveying device in order to detect the air humidity.
  • the air flow monitoring unit comprises a temperature sensor which is designed to detect the temperature of the air conveyed by means of the air conveying device, and/or the air flow monitoring unit comprises a VOC sensor which is designed to detect organically volatile substances in the air conveyed by means of the air conveying device. and/or the air flow monitoring unit comprises a gas sensor which is designed to detect the gas composition of the air conveyed by means of the air conveying device.
  • a VOC sensor is designed to detect volatile organic compounds (VOC for short), for example hydrocarbons, alcohols, aldehydes and/or organic acids.
  • the gas sensor can in particular be designed to detect the CO2 content and/or the methane content and/or the content of sulfur compounds in the transported air.
  • the air flow monitoring unit can comprise a sensor for detecting the flow rate of the transported air.
  • the air flow monitoring unit can comprise a sensor for detecting the density of the transported air.
  • the air flow monitoring unit can comprise a sensor for detecting the air purity and/or the fine dust content of the transported air.
  • the air quality of the transported air can be derived from all of the detected sensor values.
  • the control device is designed to control the air conveying device on the basis of the air quality.
  • the air conveyed by means of the air conveying device passes through at least one opening which extends between a paddle wheel and impeller blades of the conveying element of the air conveying device and is preferably designed in the form of a gap for detecting the at least one parameter relating to the air conveyed by means of the air conveying device to the air flow monitoring unit.
  • the air conveyed by means of the air conveying device passes through at least one opening in the impeller of the air conveying device to the air flow monitoring unit for detecting the at least one parameter relating to the air conveyed by means of the air conveying device.
  • the air conveyed by the air conveying device passes through at least one air outlet opening of the air conveying device, from which the conveyed air can be conveyed out of the air conveying device, to the Detecting at least one parameter relating to the air conveyed by means of the air conveying device to the air flow monitoring unit.
  • the transported air In order to record parameters relating to the transported air using the air flow monitoring unit, the transported air must reach the air flow monitoring unit.
  • the air directed to the air flow monitoring unit can simultaneously be used to cool the control device. If the transported air reaches the air flow monitoring unit through at least one air outlet opening of the air conveying device, the air flow monitoring unit is preferably designed such that the air flow monitoring unit is within the range of the air flow through the air outlet opening due to the correct design of its shape and size.
  • An air conditioning device is also advantageous in which the air conveying device comprises a brushless direct current motor.
  • a brushless direct current motor is characterized in particular by its energy efficiency, its freedom from maintenance, and its compact design.
  • the air conditioning device comprises at least one filter medium, which is designed to be flowed through by the air conveying device and to filter the conveyed air.
  • the filter medium can be an activated carbon filter for odor neutralization.
  • the filter medium can also be a particle filter for filtering particles from the air.
  • the air conditioning device can also comprise a UVC lamp for killing germs in the air.
  • an air conditioning device is advantageous in which the control device and/or the air flow monitoring unit is set up to receive and/or process control signals for controlling the air conveying device from a control device higher up the control device and/or to send sensor signals from the air flow monitoring unit and/or control data relating to the air conveying device to the control device higher up the control device.
  • the higher up control device is preferably designed as a so-called Master control unit and preferably connected to the air conditioning system in a signal-conducting manner via a LIN bus (local interconnect network).
  • the control device is preferably set up to receive manual user inputs from an occupant from a higher-level control unit, for example a manual activation of the air conditioning system and/or a manual setting of an operating state. Manual user inputs can be made, for example, via a touch-sensitive display and/or by means of a button and/or by means of a rotary control.
  • the control device is designed to send sensor signals from the air flow monitoring unit and/or control data relating to the air conveying device to the control device higher-level control unit, which cause the higher-level control unit to activate a seat heater, for example in order to dry the occupant more quickly and/or to protect the occupant from hypothermia due to evaporative cooling caused by the evaporation of sweat.
  • the higher-level control unit can be prompted by the sent sensor signals and/or control data to control the entire interior air conditioning of the vehicle depending on the sent sensor signals and/or the sent control data.
  • Sensor signals from the air flow monitoring unit and/or control data relating to the air conveying device sent to the higher-level control unit can be, for example, the current operating state of the air conveying device, the air humidity, the air temperature, the air quality, the air gas composition, a seat occupancy state of the vehicle seat and/or possible detected error signals.
  • Control signals received or to be processed by the higher-level control unit for controlling the air conveying device can be, for example, control signals for activating the air conveying device from a sleep mode, information concerning the occupant, for example the approach of an occupant to the vehicle or the seat occupancy by an occupant and/or personal preferences of the occupant with regard to the vehicle air conditioning, in particular HMI inputs (human machine interface).
  • the air flow monitoring unit is configured to begin recording sensor data as soon as an occupant approaches the vehicle and/or as soon as an occupant has opened a vehicle door, even before the occupant sits down on the vehicle seat, so that, for example, a high humidity of air entering the vehicle through the vehicle door can be taken into account when recording the sensor data.
  • the object underlying the invention is further achieved by a vehicle seat of the type mentioned at the outset, wherein the air conditioning device is designed according to one of the above embodiments.
  • the air conditioning device is designed according to one of the above embodiments.
  • the air conditioning device is arranged on the underside of a vehicle seat lower part of the vehicle seat or on the back of a vehicle seat backrest of the vehicle seat or is integrated into an air-permeable seat cushion of the vehicle seat lower part or the vehicle seat backrest, wherein the air conveying device is preferably designed to suck the air to be conveyed through the air-permeable seat cushion of the vehicle seat through at least one layer of the seat cushion.
  • the air is preferably sucked through the seat cushion by means of the air conveying device using the air-pull principle. With the air-pull principle, the moist air generated by the sweating occupant is sucked through the seat surface to the air conveying device and thus to the air flow monitoring unit and discharged on the underside or on the back of the seat cushion.
  • the air-pull principle has several advantages over an air-push principle, where the air is not sucked in from the bottom and/or back, but is blown through the seat from the bottom and/or back.
  • a vehicle seat that has been exposed to sunlight and has warmed up before the occupant sits down and activates the air conditioning system would ensure that the air delivered to the occupant through the seat cushion warms up, thus delivering uncomfortably warm air to the occupant instead of air conditioning the occupant.
  • the vehicle seat comprises an occupant detection device which is designed to detect an occupancy status of the vehicle seat by an occupant, wherein the air conditioning device is preferably designed to be activated and/or controlled depending on the occupancy status of the vehicle seat.
  • the occupant detection device is preferably designed to detect whether the vehicle seat is occupied by an occupant.
  • the air conditioning device in particular an air conveying device of the air conditioning device, is automatically activated as soon as an occupant is detected by means of the occupant detection device.
  • the air conditioning device in particular an air conveying device of the air conditioning device, is kept active as long as the vehicle seat is occupied by an occupant.
  • the object underlying the invention is further achieved by a method of the type mentioned at the outset, wherein the at least one air flow monitoring unit is a component of the control device.
  • an air conditioning device according to one of the above embodiments is operated by means of the method.
  • the advantages and modifications of the method according to the invention reference is made to the advantages and modifications of the air conditioning device according to the invention.
  • Fig. 1 an air conditioning device according to the invention in a
  • Fig. 2 shows a vehicle seat occupied by an occupant with air conditioning devices according to the invention in a schematic side view; and Fig. 3 shows the temporal course of a rotation speed of an air conveying device as a function of the temporal course of a humidity signal of an air flow monitoring unit.
  • Fig. 1 shows an air conditioning device 10 according to the invention, which comprises an air conveying device 14 and a control device 16.
  • the air conveying device 14 is designed as a radial fan which sucks in air in the axial direction and blows it out in the radial direction.
  • the air conditioning device 10 is set up to ventilate a vehicle seat 100 by conveying air through at least one seat cushion 102 of a vehicle seat 100 by means of the air conveying device 14.
  • the air conveying device 14 comprises a conveying element 24 which has an impeller 26 and impeller blades 26.
  • the conveying element 24 is rotatably mounted on a motor stator 31 and is set in rotation by means of a DC motor 30 so that the impeller blades arranged on the impeller 26 of the conveying element 24 execute a rotational movement around the motor stator 34.
  • the rotational movement of the impeller blades 28 sets air in motion.
  • the control device 16 comprises a circuit board 18, which is designed as a PCBA (Printed Circuit Board Assembly).
  • a microcontroller 20 and an air flow monitoring unit 14 are arranged on the circuit board 18 of the control device 16.
  • further electrical components can be arranged on the circuit board 18, for example coils, capacitors and resistors.
  • the air flow monitoring unit 14 detects the humidity of the air conveyed by the air conveying device 14 during operation of the air conditioning device 10.
  • the air flow monitoring unit can also detect further parameters relating to the conveyed air, for example the air temperature or the gas composition of the air.
  • the microcontroller 20 can receive sensor signals, which are based on the parameters, in particular on the humidity of the air, from the air flow monitoring unit 12, process them and derive control signals from the sensor signals.
  • the control signals are used to control the air conveying device 14 depending on the parameters detected. If the sensor signals indicate high air humidity or a rapid If the air humidity increases, this may indicate that an occupant 200 sitting on the vehicle seat 100 is sweating more, so that more ventilation of the seat is necessary to cool the occupant more.
  • the microcontroller 20 calculates from the sensor signals of the air flow monitoring unit 12 whether and to what extent the rotational speed R of the conveying element 24 of the air conveying device 14 needs to be adjusted.
  • the microcontroller 20 and the air flow monitoring unit 12 are connected to one another in a signal-conducting and electrically conductive manner via the circuit board 18. In this way, sensor signals can be sent from the air flow monitoring unit 12 to the microcontroller 20 and the air flow monitoring unit 12 can be supplied with electrical energy.
  • the arrangement of the air flow monitoring unit 12 directly on the circuit board 18 of the control device 16 enables direct communication via a short signal path without additional cable connections between the air flow monitoring unit 12 and the microcontroller 20.
  • the arrangement of the air flow monitoring unit 12 directly on the air conveying device 14 means that air sucked in by the air conveying device 14 can flow directly to the air flow monitoring unit 12 via openings 32 in the area of the impeller blades 28 of the conveying element 24.
  • the circuit board 18 of the control device 16 is mechanically attached to the motor stator 34 and is connected in a signal-conducting and/or electrically conductive manner to stator windings of the motor stator 34, so that the direct current motor 30 can be supplied with electrical energy and controlled by means of the control device 16 in order to adapt the rotational speed R of the conveying element 24 of the air conveying device 14 depending on the air parameters detected by the air flow monitoring unit.
  • Fig. 2 shows a vehicle seat 100 of a vehicle, wherein an occupant 200 sits on the vehicle seat 100.
  • the vehicle seat 100 comprises a vehicle seat lower part 104 and a vehicle seat back 106, wherein the occupant 200 contacts the vehicle seat lower part 104 and the vehicle seat back 106 at least in sections.
  • the vehicle seat 100 comprises two air conditioning devices 10, wherein the vehicle seat lower part 104 and the vehicle seat back 106 are each assigned an air conditioning device 10, which are arranged on the underside of the vehicle seat lower part 104 and on the rear side of the vehicle seat back 106.
  • the air conditioning devices 10 suck air through air-permeable seat cushions 102 of the vehicle seat 100, wherein the air flows along a flow path S from an air-permeable surface layer 108 through a fabric layer 110 into the air conditioning devices 10.
  • the air sucked in by means of the air conditioning devices 10 absorbs moisture in the vicinity of the occupant 200 and in particular in the vicinity of contact areas of the occupant 200 on the vehicle seat 100, which moisture is created by the evaporation of sweat 202 of the occupant 200 in the area of the surface layer 108 of the vehicle seat 100.
  • the air flow monitoring unit 12 is arranged directly on the control device 16 in the air conditioning unit 10, the air conveyed by means of the air conveying device 14 flows at least partially to the air flow monitoring unit 12, so that the moisture of the flowing air can be detected.
  • the air flow monitoring unit 12 is constantly flowed by air, so that condensation on the air flow monitoring unit 12 and resulting measurement errors are avoided.
  • the air flow monitoring unit 12 is protected from mechanical stress by the occupant 200 due to the arrangement on the control device 16 directly on the air conditioning device 10 instead of an arrangement within the seat cushion 102, whereby the seating comfort for the occupant 200 is consequently also increased.
  • the vehicle seat 100 can be equipped with an occupant detection device, so that the air conveying device 14 automatically begins conveying air in a first operating state B1 at a low rotation speed R as soon as an occupant 200 sits down on the vehicle seat 100, so that air reaches the air flow monitoring unit for detecting the humidity.
  • the lower rotation speed R in the first operating state B1 ensures that air constantly reaches the air monitoring unit 12, without burdening the occupant 200 with ventilation noise or avoidable energy consumption.
  • the air conveying device 14 can start conveying air as soon as the occupant 200 approaches the vehicle from outside or as soon as the vehicle is unlocked.
  • the air flow monitoring unit 12 detects that the humidity of the conveyed air exceeds a defined limit value G1 or that the rate of increase in humidity exceeds a limit value
  • the rotation speed R of the conveying element 24 of the air conveying device 14 is increased by the control device 16 automatically setting a second operating state B2, so that the flow rate of the conveyed air increases and the vehicle seat 100 with the occupant 200 is more ventilated.
  • the control device 16 automatically setting a second operating state B2
  • the air conditioning devices 10 are also connected in a signal-conducting manner to a control unit 22 that is higher-level to the control devices 16 of the air conditioning devices 10.
  • the control unit 22 can be set up, for example, to control the air conditioning of the entire vehicle interior.
  • the higher-level control unit 22 can receive and process sensor signals from the control devices 16, in particular from the air flow monitoring unit 12, for example to automatically activate seat heating, and/or send control signals to the control devices 10, for example manual inputs from the occupant on an electronic display device in the vehicle.
  • Fig. 3 shows a curve of a rotation speed of the air conveyor device 14 as a function of a humidity signal F detected by the air flow monitoring unit 12 over time Z.
  • the air conditioning device 10 is activated.
  • the air conditioning device 10 can be activated, for example, because At time t0, an occupant approaches the vehicle or the vehicle is unlocked.
  • the first operating state B1 of the air conditioning device 10 is set by means of the control device 16, in which a low rotation speed R of the air conveying device 14 is set in order to convey air to the air flow monitoring unit 12.
  • the air flow monitoring unit begins to detect the humidity of the conveyed air and outputs an humidity signal F.
  • the air humidity and thus the air humidity signal F of the air flow monitoring unit reaches a limit value G1.
  • the control device 16 sets a second operating state B2 of the air conditioning device 10, in which the rotation speed R of the air conveying device 14 is increased.
  • the rotation speed R of the air conveying device 14 By increasing the rotation speed R of the air conveying device 14, the flow speed of the conveyed air is increased, whereby the ventilation of the vehicle seat 100 and thus the air conditioning of the occupant 200 is intensified in order to cool and dry the occupant 200.
  • a signal can be sent to a higher-level control unit 22 in order to control, for example, a seat heater of the vehicle seat 100 or the interior air conditioning of the vehicle in order to support the drying and air conditioning of the occupant 200 and to prevent hypothermia of the occupant 200.
  • the control device sets the first operating state B1 with the lower rotation speed R of the air conveyor 14, since air conditioning of the occupant 200 is no longer necessary and the lower rotation speed R in the first operating state B1 reduces the energy consumption and the noise level of the air conveyor 14, with air continuing to be conveyed to the air flow monitoring unit 12 in order to examine the air for a renewed increase in humidity.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung (10) zum Belüften eines Fahrzeugsitzes (100), mit zumindest einer Luftfördereinrichtung (14), welche dazu eingerichtet ist, Luft durch ein luftdurchlässiges Sitzpolster (102) des Fahrzeugsitzes (100) zu befördern, und mit zumindest einer elektronischen Luftstromüberwachungseinheit (12), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen die mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderte Luft betreffenden Parameter zu erfassen, mittels welchem die Feuchtigkeit der beförderten Luft bestimmbar ist, und mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung (16), welche an der Luftfördereinrichtung (14) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Luftfördereinrichtung (14) in Abhängigkeit des zumindest einen erfassten Parameters zu steuern.

Description

FAHRZEUGSITZLÜFTER
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung zum Belüften eines Fahrzeugsitzes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , einen Fahrzeugsitz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungseinrichtung für einen Fahrzeugsitz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Klimatisierungseinrichtungen für Fahrzeugsitzes bekannt. Die Druckschrift WO 2019/170622 A1 zeigt beispielsweise einen mittels eines Lüfters belüfteten Fahrzeugsitz, bei welchem Sensoren im Sitzteil und in der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes angeordnet sind.
Bei den bekannten Klimatisierungseinrichtungen für Fahrzeugsitze sind die Luftstromüberwachungseinheiten räumlich getrennt von den Luftfördereinrichtungen und jenseits der Luftfördereinrichtungen separat, beispielsweise im Sitzpolster des Fahrzeugsitzes, angeordnet. Dieser Umstand bringt allerdings strukturelle und funktionale Probleme mit sich. Durch die Anordnung der Luftstromüberwachungseinheiten jenseits der Luftfördereinrichtungen ist zum einen eine separate Befestigung der Luftstromüberwachungseinheiten im Sitzpolster und zum anderen eine zusätzliche Verkabelung der Luftstromüberwachungseinheiten mit den Luftfördereinrichtungen und mit einer Steuerungseinrichtung der Klimatisierungseinrichtung notwendig, um die Luftstromüberwachungseinheiten mit elektrischer Energie zu versorgen und eine Signalübertragung zu ermöglichen. Zusätzliche Befestigungen und Verkabelungen sind kostenintensiv und bieten ein zusätzliches Potenzial für mögliche Fehler und Ausfälle der Klimatisierungseinrichtung. Zudem ist die Positionierung der Luftstromüberwachungseinheiten im Sitzpolster nachteilig, da die Luftstromüberwachungseinheiten im Sitzpolster Feuchtigkeit durch Schweiß eines Insassen des Fahrzeugsitzes ausgesetzt sind, wodurch die zuverlässige Funktion der Luftstromüberwachungseinheiten und folglich die Klimatisierung des Fahrzeugsitzes beeinträchtigt werden kann. Zudem müssen bei der Positionierung der Luftstromüberwachungseinheiten im Sitzpolster besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Luftstromüberwachungseinheiten vor mechanischen Beschädigungen durch den Insassen zu schützen und gleichzeitig den Sitzkomfort für den Insassen nicht zu beeinträchtigen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, die Zuverlässigkeit und Robustheit von Klimatisierungseinrichtungen für Fahrzeugsitze zu optimieren und gleichzeitig die Komplexität und die Kosten für Klimatisierungseinrichtungen zu senken.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Klimatisierungseinrichtung der eingangs genannten Art, wobei die zumindest eine Luftstromüberwachungseinheit Bestandteil der Steuerungseinrichtung ist.
Dadurch, dass die zumindest eine Luftstromüberwachungseinheit Bestandteil der Steuerungseinrichtung ist, sind keine Kabelverbindungen zur Signalübertragung oder zur Versorgung der Luftstromüberwachungseinheit mit elektrischer Energie notwendig, sodass Kosten und ein hoher Verkabelungsaufwand eingespart werden können und Signalwege verkürzt werden. Zudem kann sowohl auf eine separate Befestigung der Luftstromüberwachungseinheit jenseits der Steuerungseinrichtung als auch auf Maßnahmen zum Schutz der Luftstromüberwachungseinheit vor Kondenswasser oder mechanischen Beschädigungen verzichtet werden, wodurch die Klimatisierungseinrichtung sowie der Fahrzeugsitz vereinfacht und weitere Kosten gespart werden können sowie die zuverlässige Funktion der Klimatisierungseinrichtung sichergestellt wird.
Vorzugsweise ist die Luftstromüberwachungseinheit integraler Bestandteil der Steuerungseinrichtung. Vorzugsweise wird mittels der Klimatisierungseinrichtung zumindest eine Sitzoberfläche des Fahrzeugsitzes oder zumindest ein Teilbereich einer Sitzoberfläche des Fahrzeugsitzes klimatisiert und/oder belüftet. Die Luftfördereinrichtung ist vorzugsweise signalleitend und/oder elektrisch leitend mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Die Luftfördereinrichtung ist vorzugsweise als Gebläse ausgebildet, bevorzugt als Axiallüfter oder Radiallüfter, besonders bevorzugt als Radiallüfter, wobei das Gebläse vorzugsweise ein Förderelement mit einem Schaufelrad und Laufradschaufeln umfasst. Die Klimatisierungseinrichtung kann mehrere Luftfördereinrichtungen umfassen. Umfasst die Klimatisierungseinrichtung mehrere Luftfördereinrichtungen, können diese beispielsweise kompakter gestaltet sein als eine einzelne Luftfördereinrichtung und/oder näher an dem Sitzpolster des Fahrzeugsitzes positioniert sein. Mehrere Luftfördereinrichtungen sind vorzugsweise als Axiallüfter ausgebildet. Vorzugsweise sind mehrere Luftfördereinrichtungen signalleitend miteinander vernetzt, sodass beispielsweise nur eine der mehreren Luftfördereinrichtungen über eine Luftstromüberwachungseinheit verfügt, wobei das Sensorsignal auf alle weiteren Luftfördereinrichtungen übertragen wird. Vorzugsweise erzeugt das Gebläse eine statische Druckerhöhung der zu befördernden Luft von 50 Pa bis 500 Pa. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Rotationsgeschwindigkeit der Luftfördereinrichtung, insbesondere die Drehzahl des Gebläses, zu steuern, um die Strömungsgeschwindigkeit eines Luftstroms der beförderten Luft durch den Fahrzeugsitz zu beeinflussen.
Vorzugsweise ist die Luftstromüberwachungseinheit dazu eingerichtet, die zu befördernde Luft kontinuierlich oder zu fortlaufenden Zeitpunkten zu überwachen. Die Klimatisierungseinrichtung kann ein Gehäuse umfassen, wobei die Steuerungseinrichtung mit der Luftstromüberwachungseinheit und der Luftfördereinrichtung gemeinsam in dem Gehäuse angeordnet ist. Ein die beförderte Luft betreffender Parameter kann beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit, die relative Luftfeuchtigkeit und/oder die Temperatur der beförderten Luft sein. Die Klimatisierungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die mit dem belüfteten Fahrzeugsitz in Kontakt oder sich im Nahbereich des Sitzes befindlichen Körperbereiche eines Insassen zu klimatisieren (lokale Sitzklimatisierung). Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Luftfördereinrichtung selbsttätig zu steuern. Vorzugsweise kann die Klimatisierungseinrichtung von einem Insassen manuell aktiviert und/oder manuell gesteuert werden, beispielsweise mittels eines Schalters oder mittels eines Drehreglers und/oder über eine elektrische Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs. Vorzugsweise wird die Klimatisierungseinrichtung automatisch aktiviert. Dadurch, dass die Luftstromüberwachungseinheit integraler Bestandteil der Steuerungseinrichtung ist, ist die Luftstromüberwachungseinheit in direkter Nähe zur Luftfördereinrichtung angeordnet, sodass die Luftstromüberwachungseinheit unmittelbar die von der Luftfördereinrichtung geförderte Luft überwachen kann. Durch die Anordnung der Luftstromüberwachungseinheit direkt an der Steuerungseinrichtung sind zudem keine Verbindungsleitungen zur Signalübertragung zu der Steuerungseinrichtung oder Versorgungsleitung für die Versorgung der Luftstromüberwachungseinheit mit elektrischer Energie notwendig. Die Klimatisierungseinrichtung ist vorzugsweise auch für das Belüften weiterer Sitzmöbel, insbesondere von Wohn- und Büromöbeln, geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung umfasst die Luftstromüberwachungseinheit einen Feuchtigkeitssensor oder ist die Luftstromüberwachungseinheit als Feuchtigkeitssensor ausgebildet, welcher dazu eingerichtet ist, die Luftfeuchtigkeit, der mittels der Luftfördereinrichtung beförderten Luft zu erfassen. Die erfasste Luftfeuchtigkeit kann eine relative Luftfeuchtigkeit oder eine absolute Luftfeuchtigkeit sein. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Luftfördereinrichtung in Abhängigkeit der erfassten Luftfeuchtigkeit zu steuern. Die Luftfeuchtigkeit der beförderten Luft wird durch die Verdunstung von Schweiß des Insassen beeinflusst und korreliert mit einem Hitzestressniveau des Insassen. Die mittels des Feuchtigkeitssensors erfasste Luftfeuchtigkeit ist eng mit einem Schweißausstoß des Insassen und folglich mit dem Mikroklima zwischen Insasse und Fahrzeugsitz, insbesondere in den Kontaktbereichen zwischen Insasse und Fahrzeugsitz, verknüpft. Auf diese Weise erfolgt die Steuerung in Abhängigkeit des Schwitzniveaus und somit des Stressniveaus des Insassen. Zur Berechnung und/oder zur nachträglichen Korrekturrechnung der erfassten Luftfeuchtigkeit kann zusätzlich zur Luftfeuchtigkeit die Lufttemperatur erfasst werden. Vorzugsweise ist der Feuchtigkeitssensor als digitaler Feuchtigkeitssensor ausgebildet. Ein digitaler Feuchtigkeitssensor kann die relative Luftfeuchtigkeit und die Lufttemperatur erfassen und diese als digitale Ausgangssignale bereitstellen, wobei sich mittels dieser beiden Größen eine absolute Luftfeuchtigkeit (Wassergehalt der Luft in g pro kg) berechnen lässt. Aus der Luftfeuchtigkeit kann zudem ein Wert für die Luftqualität abgeleitet werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung ist die Luftstromüberwachungseinheit Bestandteil einer elektronischen Leiterplatte der Steuerungseinrichtung, wobei die Luftstromüberwachungseinheit vorzugsweise gemeinsam mit einem Mikrocontroller zur Steuerung der Luftfördereinrichtung auf der elektronischen Leiterplatte angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Mikrocontroller der Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, Steuersignale zum Steuern an die Luftfördereinrichtung zu senden, wobei der Mikrocontroller der Steuerungseinrichtung dazu signalleitend mit der Luftfördereinrichtung verbunden ist. Vorzugsweise ist der Mikrocontroller der Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, Sensorsignale zum Steuern der Luftfördereinrichtung von der Luftstromüberwachungseinheit zu empfangen, wobei der Mikrocontroller der Steuerungseinrichtung dazu signalleitend mit der Luftstromüberwachungseinheit verbunden ist. Zudem ist der Mikrocontroller dazu eingerichtet, die Steuersignale auf Grundlage der Sensordaten zu berechnen.
Die Luftstromüberwachungseinheit ist vorzugsweise als Surface Mount Device Chip (SMD-Chip) ausgebildet. Die Luftstromüberwachungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, digitale und/oder analoge Steuersignale auszugeben. Die elektronische Leiterplatte ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Luftstromüberwachungseinheit und den Mikrocontroller zu tragen und signalleitend miteinander zu verbinden. Die elektronische Leiterplatte ist vorzugsweise als Steuerplatine ausgebildet. Die elektronische Leiterplatte ist vorzugsweise als Printed Circuit Board Assembly (PCBA) ausgebildet. Somit wird durch eine elektronische Kommunikation zwischen dem Mikrocontroller, der Luftstromüberwachungseinheit und der Luftfördereinrichtung eine Steuerung der Klimatisierungseinrichtung mittels einer einzigen Steuerplatine realisiert. Dadurch, dass sowohl der Mikrocontroller zur Steuerung der Luftfördereinrichtung auf Grundlage der Sensorsignale als auch die Luftstromüberwachungseinheit gemeinsam auf einer Leiterplatte angeordnet sind, kann sowohl auf eine weitere übergeordnete Steuerungseinrichtung, welche die Steuersignale verarbeitet, als auch auf Kabelverbindungen zwischen der Luftstromüberwachungseinheit und der Steuerungseinrichtung für die Luftfördereinrichtung verzichtet werden. Vorzugsweise sind der Mikrocontroller und die Luftstromüberwachungseinheit über eine Busschnittstelle, insbesondere über Pulsweitenmodulation (PWM) oder über l2C (Inter-Integrated Circuit), miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die Leiterplatte unterhalb eines Motor- Stators der Luftfördereinrichtung angeordnet.
Vorzugsweise ist der Motor-Stator der Luftfördereinrichtung mechanisch mit der Leiterplatte verbunden. Vorzugsweise ist die Leiterplatte elektrisch mit Stator- Wicklungen der Luftfördereinrichtung verbunden, beispielsweise durch Verbindungsstifte oder durch Verlöten der Stator-Wicklungen mit der Leiterplatte. Vorzugsweise führt der Mikrocontroller eine Steuerungssoftware aus, welche dazu eingerichtet ist, Sensorsignale der Luftstromüberwachungseinheit zu empfangen und/oder zu verarbeiten und/oder Steuersignale zu berechnen. Vorzugsweise ist die Steuerungssoftware dazu eingerichtet, auf Grundlage der Sensorsignale und der Steuersignale einen Steueralgorithmus zur Steuerung der Luftfördereinrichtung zu berechnen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des mittels der Luftstromüberwachungseinheit erfassten Parameters zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Betriebszuständen der Luftfördereinrichtung zu wechseln. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, den Betriebszustand der Luftfördereinrichtung dann zu wechseln, wenn der die beförderte Luft betreffende Parameter einen definierten Parametergrenzwert und/oder eine definierte Parameterseigerungsrate unterschreitet oder überschreitet.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung umfasst die Luftfördereinrichtung ein Förderelement, wobei sich die Rotationsgeschwindigkeit des Förderelements der Luftfördereinrichtung in einem ersten Betriebszustand der zumindest zwei Betriebszustände von der Rotationsgeschwindigkeit des Förderelements in einem zweiten Betriebszustand der zumindest zwei Betriebszustände unterscheidet. Vorzugsweise umfasst das Förderelement ein Schaufelrad und ein oder mehrere Laufradschaufeln. Die Rotationsgeschwindigkeit ist vorzugsweise eine Soll-Rotationsgeschwindigkeit. Vorzugsweise ist das Förderelement der Luftfördereinrichtung drehbar an der Luftfördereinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist das Förderelement mittels eines Gleitlagers oder mittels eines Kugellagers an der Luftfördereinrichtung gelagert.
Es ist weiterhin eine erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung bevorzugt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Förderelements der Luftfördereinrichtung in den zweiten Betriebszustand höher ist als in dem ersten Betriebszustand, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den ersten Betriebszustand einzustellen, wenn der mittels der Luftstromüberwachungseinheit ermittelter Parameter der Luft unterhalb eines definierten Grenzwerts und/oder einer definierten Parametersteigungsrate liegt, und den zweiten Betriebszustand einzustellen, wenn der mittels der Luftstromüberwachungseinheit ermittelte Parameter der beförderten Luft oberhalb eines definierten Grenzwerts und/oder einer definierten Parametersteigungsrate liegt. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, selbsttätig in Abhängigkeit des zumindest ein Parameter zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand zu wechseln. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet weitere Betriebszustände einzustellen, in welchen sich die Rotationsgeschwindigkeit des Förderelements der Luftfördereinrichtung von der Rotationsgeschwindigkeit in dem ersten und zweiten Betriebszustand unterscheidet. Der erste Betriebszustand kann dazu dienen, Luft zur Luftstromüberwachungseinheit befördern, sodass die Luftstromüberwachungseinheit zumindest einen Parameter bestimmen kann. Vorzugsweise arbeitet die Luftfördereinrichtung mit einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit, sodass ein erzeugter Luftstrom keine störenden Geräusche für den Insassen erzeugt. Vorzugsweise erzeugt der zweite Betriebszustand durch der erhöhte Rotationsgeschwindigkeit einen stärkeren Luftstrom mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit der Luft als der erste Betriebszustand. Durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit der Luft im zweiten Betriebszustand wird der Fahrzeugsitz und somit der Insasse stärker mit Luft beaufschlagt, sodass Schweiß des Insassen verdunstet und der Insasse somit gekühlt wird. Eine höhere Luftfeuchtigkeit der beförderten Luft kann darauf hinweisen, dass der Insasse schwitzt. Ein schwitzender Insasse kann darauf hindeuten, dass eine stärkere Klimatisierung des Insassen notwendig ist, um diesen abzukühlen und für ein angenehmes Mikroklima zwischen Insasse und Fahrzeugsitz zu sorgen.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet zwischen Sensorsignalen, welche durch einen schwitzenden Insassen beeinflusst werden und Sensorsignalen, welche durch äußere Einflüsse, beispielsweise eine hohe Luftfeuchtigkeit der Außenluft, welche durch ein geöffnetes Fenster und/oder eine geöffnete Fahrzeugtür in den Innenraum gelangen, zu unterscheiden. Durch zwei Betriebszustände kann erreicht werden, dass die Klimatisierungseinrichtung nur bei Bedarf intelligent die Rotationsgeschwindigkeit erhöht und die übrige Zeit Energie eingespart wird, sodass die Energieeffizienz der Klimatisierungseinrichtung erhöht wird.
Es ist zudem eine erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung vorteilhaft, bei welcher die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Luftfördereinrichtung zu aktivieren, wenn sich ein Insasse dem Fahrzeug nähert und/oder das Fahrzeug entriegelt wird und/oder das Fahrzeug gestartet wird und/oder der Fahrzeugsitz von einem Insassen kontaktiert wird, wobei die Steuerungseinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, nach dem Aktivieren zunächst den ersten Betriebszustand der Luftfördereinrichtung einzustellen. Vorzugsweise ist der erste Betriebszustand ein Standardbetriebszustand, welcher permanent aktiv sein kann, wenn der Fahrzeugsitz von einem Insassen besetzt ist. Der erste Betriebszustand kann automatisch aktiviert werden, wenn eine Insassen-Erkennungseinrichtung einen Insassen auf dem Fahrzeugsitz erkennt. Zudem kann der erste Betriebszustand automatisch aktiviert werden, wenn sich ein Insasse dem Fahrzeug nähert, wenn das Fahrzeug entriegelt wird oder wenn das Fahrzeug gestartet wird. Der erste Betriebszustand dient dazu, zunächst mit niedriger Drehzahl der Luftfördereinrichtung Luft zur Luftstromüberwachungseinheit befördern, um die Luftfeuchtigkeit zu erfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung umfasst die Luftstromüberwachungseinheit einen Temperatursensor, welcher dazu eingerichtet ist, die Temperatur der mittels der Luftfördereinrichtung beförderten Luft zu erfassen, und/oder umfasst die Luftstromüberwachungseinheit einen VOC-Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, organisch flüchtige Stoffe in der mittels der Luftfördereinrichtung beförderten Luft zu erfassen, und/oder umfasst die Luftstromüberwachungseinheit einen Gas- Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, die Gas-Zusammensetzung der mittels der Luftfördereinrichtung beförderten Luft zu erfassen. Ein VOC-Sensor ist dazu eingerichtet, volatile organic compunds (kurz VOC, deutsch: flüchtige organische Verbindungen) beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde und/oder organische Säuren, zu erfassen.
Der Gas-Sensor kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den CO2-Gehalt und/oder den Methan-Gehalt und/oder den Gehalt an Schwefelverbindungen in der beförderten Luft zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Luftstromüberwachungseinheit einen Sensor zum Erfassen der Strömungsgeschwindigkeit der beförderten Luft umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Luftstromüberwachungseinheit einen Sensor zum Erfassen der Dichte der beförderten Luft umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Luftstromüberwachungseinheit einen Sensor zum Erfassen der Luftreinheit und/oder des Feinstaubgehalts der beförderten Luft umfassen. Aus allen erfassten Sensorwerten kann die Luftqualität der beförderten Luft abgeleitet werden. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Luftfördereinrichtung auf Grundlage der Luftqualität zu steuern.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung gelangt die mittels der Luftfördereinrichtung beförderte Luft durch zumindest eine Öffnung, welche sich zwischen einem Schaufelrad und Laufradschaufeln des Förderelements der Luftfördereinrichtung erstreckt und vorzugsweise spaltförmig ausgebildet ist zum Erfassen des zumindest einen die mittels der Luftfördereinrichtung beförderte Luft betreffenden Parameters zu der Luftstromüberwachungseinheit.
Alternativ oder zusätzlich gelangt die mittels der Luftfördereinrichtung beförderte Luft durch zumindest eine Öffnung im Schaufelrad der Luftfördereinrichtung zum Erfassen des zumindest einen die mittels der Luftfördereinrichtung beförderte Luft betreffenden Parameters zu der Luftstromüberwachungseinheit.
Alternativ oder zusätzlich gelangt die mittels der Luftfördereinrichtung beförderte Luft durch zumindest eine Luftaustrittsöffnung der Luftfördereinrichtung, aus welcher die beförderte Luft aus der Luftfördereinrichtung hinausförderbar ist, zum Erfassen des zumindest einen die mittels der Luftfördereinrichtung beförderte Luft betreffenden Parameters zu der Luftstromüberwachungseinheit.
Um die beförderte Luft betreffende Parameter mittels der Luftstromüberwachungseinheit zu erfassen, muss die beförderte Luft zu der Luftstromüberwachungseinheit gelangen. Die zur Luftstromüberwachungseinheit geleitete Luft kann gleichzeitig zur Kühlung der Steuerungseinrichtung herangezogen werden. Gelangt die beförderte Luft durch zumindest eine Luftaustrittsöffnung der Luftfördereinrichtung zu der Luftstromüberwachungseinheit, ist die Luftstromüberwachungseinheit vorzugsweise so ausgelegt, dass die Luftstromüberwachungseinheit durch die korrekte Auslegung Ihrer Form und Größe in der Reichweite des Luftstroms durch die Luftaustrittsöffnung liegt.
Es ist außerdem eine erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung vorteilhaft, bei welcher die Luftfördereinrichtung einen bürstenlosen Gleichstrom-Motor umfasst. Ein bürstenloser Gleichstrom-Motor zeichnet sich insbesondere durch seine Energieeffizienz, seine Wartungsfreiheit, und seine kompakte Bauform aus.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung umfasst die Klimatisierungseinrichtung zumindest ein Filtermedium, welches dazu eingerichtet ist, von der mittels der Luftfördereinrichtung beförderten Luft durchströmt zu werden und die beförderte Luft zu filtern. Das Filtermedium kann ein Aktivkohlefilter zur Geruchsneutralisierung sein. Das Filtermedium kann zudem ein Partikelfilter zum Filtern von Partikeln aus der Luft sein. Die Klimatisierungseinrichtung kann zudem eine UVC-Lampe zur Abtötung von Keimen in der Luft umfassen.
Des Weiteren ist eine erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung vorteilhaft, bei welcher die Steuerungseinrichtung und/oder die Luftstromüberwachungseinheit dazu eingerichtet ist, Steuersignale zur Steuerung der Luftfördereinrichtung von einem der Steuerungseinrichtung übergeordneten Steuergerät zu empfangen und/oder zu verarbeiten und/oder Sensorsignale der Luftstromüberwachungseinheit und/oder die Luftfördereinrichtung betreffende Steuerdaten an das der Steuerungseinrichtung übergeordnete Steuergerät zu senden. Das übergeordnete Steuergerät ist vorzugsweise als sogenanntes Master-Steuergerät ausgebildet und vorzugsweise über einen LIN-Bus (local interconnect network) mit der Klimatisierungseinrichtung signalleitend verbunden. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, manuelle Benutzereingaben eines Insassen von einem übergeordneten Steuergerät zu empfangen, beispielsweise ein manuelles Aktivieren der Klimatisierungseinrichtung und/oder ein manuelles Einstellen eines Betriebszustands. Manuelle Benutzereingaben können beispielsweise über eine berührungsempfindliche Anzeige und/oder mittels eines Tasters und/oder mittels eines Drehreglers vorgenommen werden.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, Sensorsignale der Luftstromüberwachungseinheit und/oder die Luftfördereinrichtung betreffende Steuerdaten an das der Steuerungseinrichtung übergeordnete Steuergerät zu senden, welche das übergeordnete Steuergerät dazu veranlassen, eine Sitzheizung zu aktivieren, beispielsweise um den Insassen schneller zu trocknen und/oder um den Insassen vor einer Unterkühlung durch Verdunstungskälte durch das Verdunsten von Schweiß zu schützen. Zudem kann das übergeordnete Steuergerät durch die gesendeten Sensorsignale und/oder Steuerdaten dazu veranlasst werden, die gesamte Innenraumklimatisierung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der gesendeten Sensorsignale und/oder der gesendeten Steuerdaten zu steuern. An das übergeordnete Steuergerät gesendete Sensorsignale der Luftstromüberwachungseinheit und/oder die Luftfördereinrichtung betreffende Steuerdaten können beispielsweise der aktuelle Betriebszustand der Luftfördereinrichtung, die Luftfeuchtigkeit, die Lufttemperatur, die Luftqualität, die Luftgaszusammensetzung, ein Sitzbelegungszustand des Fahrzeugsitzes und/oder mögliche erkannte Fehlersignale sein. Von dem übergeordneten Steuergerät empfangene oder zu verarbeitende Steuersignale zur Steuerung der Luftfördereinrichtung können beispielsweise Steuersignale zur Aktivierung der Luftfördereinrichtung aus einem Schlafmodus, den Insassen betreffende Informationen, beispielsweise das Nähern eines Insassen zum Fahrzeug oder die Sitzbelegung durch einen Insassen und/oder persönliche Vorlieben des Insassen bezüglich der Fahrzeugklimatisierung, insbesondere HMI-Eingaben (human machine interface), sein. Vorzugsweise ist die Luftstromüberwachungseinheit dazu eingerichtet, mit dem Erfassen von Sensordaten bereits dann zu beginnen, sobald sich ein Insasse dem Fahrzeug nähert und/oder sobald ein Insasse eine Fahrzeugtür geöffnet hat, noch bevor sich der Insasse auf den Fahrzeugsitz setzt, sodass beispielsweise eine hohe Luftfeuchtigkeit von in das Fahrzeug durch die Fahrzeugtür eintretende Luft beim Erfassen der Sensordaten berücksichtigt werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Klimatisierungseinrichtung nach einer der vorstehenden Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikation des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes ist die Klimatisierungseinrichtung an der Unterseite eines Fahrzeugsitzunterteils des Fahrzeugsitzes oder an der Rückseite einer Fahrzeugsitzlehne des Fahrzeugsitzes angeordnet oder in ein luftdurchlässiges Sitzpolster des Fahrzeugsitzunterteils oder der Fahrzeugsitzlehne integriert, wobei die Luftfördereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die durch das luftdurchlässige Sitzpolster des Fahrzeugsitzes zu befördernde Luft durch zumindest eine Schicht des Sitzpolsters anzusaugen. Vorzugsweise wird die Luft mittels der Luftfördereinrichtung mittels des Air-Pull-Prinzips durch das Sitzpolster angesaugt. Beim Air-Pull-Prinzip wird die von dem schwitzenden Insassen erzeugte feuchte Luft durch die Sitzfläche zur Luftfördereinrichtung und somit zur Luftstromüberwachungseinheit gesaugt und an der Unterseite oder an der Rückseite des Sitzpolsters abgeführt.
Das Air-Pull-Prinzip hat gegenüber einem Air-Push-Prinzip, bei welchem die Luft nicht zur Unter- und/oder Rückseite angesaugt, sondern von der Unter- und/oder Rückseite aus durch den Sitz geblasen wird, einige Vorteile. Ein Fahrzeugsitz, welcher Sonneneinstrahlung ausgesetzt war und sich aufgewärmt hat, bevor sich der Insasse hinsetzt und die Klimatisierungseinrichtung aktiviert, würde dafür sorgen, dass sich die zu dem Insassen durch das Sitzpolster beförderte Luft aufwärmt und so unangenehm warme Luft zu dem Insassen gelangt, statt den Insassen zu klimatisieren. In einer weiteren bevorzugten Form des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes umfasst der Fahrzeugsitz eine Insassen-Erkennungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Belegungsstatus des Fahrzeugsitzes durch einen Insassen zu erfassen, wobei die Klimatisierungseinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Belegungsstatus des Fahrzeugsitzes aktiviert und oder gesteuert zu werden. Die Insassen-Erkennungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, zu erkennen, ob der Fahrzeugsitz durch einen Insassen besetzt ist. Vorzugsweise wird die Klimatisierungseinrichtung insbesondere eine Luftfördereinrichtung der Klimatisierungseinrichtung, automatisch aktiviert, sobald ein Insasse mittels der Insassen- Erkennungseinrichtung erkannt wird. Vorzugsweise wird die Klimatisierungseinrichtung, insbesondere ein Luftfördereinrichtung der Klimatisierungseinrichtung, aktiv gehalten, solange der Fahrzeugsitz von einem Insassen besetzt ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei die zumindest eine Luftstromüberwachungseinheit Bestandteil der Steuerungseinrichtung ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels des Verfahrens eine Klimatisierungseinrichtung nach einer der vorstehenden Ausführungsformen betrieben. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung verwiesen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung in einer
Schnittdarstellung von der Seite;
Fig. 2 einen durch einen Insassen besetzten Fahrzeugsitz mit erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtungen in einer schematischen Seitenansicht; und Fig. 3 den zeitlichen Verlauf einer Rotationsgeschwindigkeit einer Luftfördereinrichtung in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs eines Luftfeuchtigkeitssignals einer Luftstromüberwachungseinheit.
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung 10, welche eine Luftfördereinrichtung 14 und eine Steuerungseinrichtung 16 umfasst. Die Luftfördereinrichtung 14 ist als Radialgebläse ausgebildet, welches Luft in Axialrichtung ansaugt und in Radialrichtung ausbläst. Die Klimatisierungseinrichtung 10 ist dazu eingerichtet, einen Fahrzeugsitz 100 zu belüften, indem mittels der Luftfördereinrichtung 14 Luft durch zumindest ein Sitzpolster 102 eines Fahrzeugsitzes 100 befördert wird. Die Luftfördereinrichtung 14 umfasst ein Förderelement 24, welches ein Schaufelrad 26 und Laufradschaufeln 26 aufweist. Das Förderelement 24 ist drehbar an einem Motor-Stator 31 gelagert und wird mittels eines Gleichstrom- Motors 30 in Rotation versetzt, sodass die an dem Schaufelrad 26 des Förderelements 24 angeordneten Laufradschaufeln eine Rotationsbewegung um den Motor-Stator 34 ausführen. Durch die Rotationsbewegung der Laufradschaufeln 28 wird Luft in Bewegung gesetzt.
Die Steuerungseinrichtung 16 umfasst eine Leiterplatte 18, welche als PCBA (Printed Circuit Board Assembly) ausgebildet ist. Auf der Leiterplatte 18 der Steuerungseinrichtung 16 sind ein Mikrocontroller 20 und eine Luftstromüberwachungseinheit 14 angeordnet. Zudem können weitere elektrische Bauteile auf der Leiterplatte 18 angeordnet sein, beispielsweise Spulen, Kondensatoren und Widerstände. Die Luftstromüberwachungseinheit 14 erfasst im Betrieb der Klimatisierungseinrichtung 10 die Feuchtigkeit der von der Luftfördereinrichtung 14 beförderten Luft. Zudem kann die Luftstromüberwachungseinheit auch weitere die beförderte Luft betreffende Parameter erfassen, beispielsweise die Lufttemperatur oder die Gas- Zusammensetzung der Luft. Der Mikrocontroller 20 kann Sensorsignale, welche auf den Parameter, insbesondere auf der Feuchtigkeit der Luft basieren, von der Luftstromüberwachungseinheit 12 empfangen, diese verarbeiten und Steuersignale aus den Sensorsignalen ableiten. Die Steuersignale dienen der Steuerung der Luftfördereinrichtung 14 in Abhängigkeit der erfassten Parameter. Ergeben die Sensorsignale eine hohe Luftfeuchtigkeit oder eine schnelle Erhöhung der Luftfeuchtigkeit, kann dies darauf hinweisen, dass ein auf dem Fahrzeugsitz 100 sitzender Insasse 200 stärker schwitzt, sodass eine stärkere Belüftung des Sitzes notwendig ist, um den Insassen stärke zu kühlen. Der Mikrocontroller 20 berechnet aus den Sensorsignalen der Luftstromüberwachungseinheit 12, ob und in welchem Umfang die Rotationsgeschwindigkeit R des Förderelements 24 der Luftfördereinrichtung 14 angepasst werden muss.
Der Mikrocontroller 20 und die Luftstromüberwachungseinheit 12 sind über die Leiterplatte 18 signalleitend und elektrisch leitend miteinander verbunden. Auf diese Weise können Sensorsignale von der Luftstromüberwachungseinheit 12 zu dem Mikrocontroller 20 gesendet und die Luftstromüberwachungseinheit 12 mit elektrischer Energie versorgt werden. Durch die Anordnung der Luftstromüberwachungseinheit 12 direkt auf der Leiterplatte 18 der Steuerungseinrichtung 16 wird eine direkte Kommunikation über einen kurzen Signalweg ohne zusätzliche Kabelverbindungen zwischen der Luftstromüberwachungseinheit 12 und dem Mikrocontroller 20 ermöglicht. Zudem kann durch die Anordnung der Luftstromüberwachungseinheit 12 direkt an der Luftfördereinrichtung 14 mittels der Luftfördereinrichtung 14 angesaugte Luft über Öffnungen 32 im Bereich der Laufradschaufeln 28 des Förderelements 24 direkt zu der Luftstromüberwachungseinheit 12 strömen.
Die Leiterplatte 18 der Steuerungseinrichtung 16 ist an dem Motor-Stator 34 mechanisch befestigt und signalleitend und/oder elektrisch leitend mit Stator- Wicklungen des Motor-Stators 34 verbunden, sodass der Gleichstrom-Motor 30 mit elektrischer Energie versorgt und mittels der Steuerungseinrichtung 16 gesteuert werden kann, um die Rotationsgeschwindigkeit R des Förderelements 24 der Luftfördereinrichtung 14 in Abhängigkeit der von der Luftstromüberwachungseinheit erfassten Parameter der Luft anzupassen.
Die Fig. 2 zeigt einen Fahrzeugsitz 100 eines Fahrzeugs, wobei ein Insasse 200 auf dem Fahrzeugsitz 100 sitzt. Der Fahrzeugsitz 100 umfasst ein Fahrzeugsitzunterteil 104 und eine Fahrzeugsitzlehne 106, wobei der Insasse 200 das Fahrzeugsitzunterteil 104 und die Fahrzeugsitzlehne 106 zumindest abschnittsweise kontaktiert. Der Fahrzeugsitz 100 umfasst zwei Klimatisierungseinrichtungen 10, wobei dem Fahrzeugsitzunterteil 104 und der Fahrzeugsitzlehne 106 jeweils eine Klimatisierungseinrichtung 10 zugeordnet ist, welche an der Unterseite des Fahrzeugsitzunterteils 104 und an der Rückseite der Fahrzeugsitzlehne 106 angeordnet sind. Die Klimatisierungseinrichtungen 10 saugen Luft durch luftdurchlässige Sitzpolster 102 des Fahrzeugsitzes 100, wobei die Luft entlang eines Strömungspfads S von einer luftdurchlässigen Oberflächenschicht 108 durch eine Gewebeschicht 110 in die Klimatisierungseinrichtungen 10 strömt.
Die mittels der Klimatisierungseinrichtungen 10 angesaugte Luft nimmt im Nahbereich des Insassen 200 und insbesondere im Nahbereich von Kontaktbereichen des Insassen 200 auf dem Fahrzeugsitz 100 Feuchtigkeit auf, welche durch Verdunstung von Schweiß 202 des Insassen 200 im Bereich der Oberflächenschicht 108 des Fahrzeugsitzes 100 entsteht. Dadurch, dass die Luftstromüberwachungseinheit 12 direkt an der Steuerungseinrichtung 16 in der Klimatisierungseinheit 10 angeordnet ist, strömt die mittels der Luftfördereinrichtung 14 beförderte Luft zumindest teilweise zu der Luftstromüberwachungseinheit 12, sodass die Feuchtigkeit der strömenden Luft erfasst werden kann. Außerdem wird die Luftstromüberwachungseinheit 12 permanent von Luft angeströmt, sodass eine Kondenswasserbildung auf der Luftstromüberwachungseinheit 12 und daraus resultierende Messfehler vermieden werden. Zudem ist die Luftstromüberwachungseinheit 12 durch die Anordnung an der Steuerungseinrichtung 16 direkt an der Klimatisierungseinrichtung 10 statt einer Anordnung innerhalb des Sitzpolsters 102 vor mechanischer Belastung durch den Insassen 200 geschützt, wobei folglich auch der Sitzkomfort für den Insassen 200 steigt.
Der Fahrzeugsitz 100 kann mit einer Insassen-Erkennungseinrichtung ausgestattet sein, sodass die Luftfördereinrichtung 14 selbsttätig mit dem Befördern von Luft in einem ersten Betriebszustand B1 mit einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit R beginnt, sobald sich ein Insasse 200 auf den Fahrzeugsitz 100 setzt, sodass Luft zum Erfassen der Feuchtigkeit zu der Luftstromüberwachungseinheit gelangt. Durch die niedrigere Rotationsgeschwindigkeit R in dem ersten Betriebszustand B1 wird sichergestellt, dass permanent Luft zu der Luftüberwachungseinheit 12 gelangt, ohne dabei den Insassen 200 mit Belüftungsgeräuschen oder mit einem vermeidbaren Energieverbrauch zu belasten. Alternativ oder zusätzlich kann die Luftfördereinrichtung 14 mit dem Befördern von Luft beginnen, sobald sich der Insasse 200 von außen dem Fahrzeug nähert oder sobald das Fahrzeug entriegelt wird.
Erfasst die Luftstromüberwachungseinheit 12, dass die Feuchtigkeit der beförderten Luft einen definierten Grenzwert G1 überschreitet oder dass die Steigungsrate eines Feuchtigkeitsanstiegs einen Grenzwert überschreitet, wird die Rotationsgeschwindigkeit R des Förderelements 24 der Luftfördereinrichtung 14 erhöht, indem durch die Steuerungseinrichtung 16 selbsttätig ein zweiter Betriebszustand B2 eingestellt wird, sodass folglich die Strömungsgeschwindigkeit der beförderten Luft steigt und der Fahrzeugsitz 100 mit dem Insassen 200 stärker belüftet wird. In der Folge einer stärkeren Belüftung des Insassen 200 verdunstet mehr Schweiß, welcher mit der Luft abtransportiert wird, um den Insassen 200 und en Fahrzeugsitz 200 zu trocknen und abzukühlen und das Mikroklima zwischen dem Insassen 200 und dem Fahrzeugsitz 100 zu verbessern.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Klimatisierungseinrichtungen 10 ferner signalleitend mit einem den Steuerungseinrichtungen 16 der Klimatisierungseinrichtungen 10 übergeordneten Steuergerät 22 verbunden. Das Steuergerät 22 kann beispielsweise zur Steuerung der Klimatisierung des gesamten Fahrzeuginnenraums eingerichtet sein. Das übergeordnete Steuergerät 22 kann Sensorsignale von den Steuerungseinrichtungen 16, insbesondere von der Luftstromüberwachungseinheit 12, empfangen und verarbeiten, beispielsweise zum selbsttätigen Aktivieren einer Sitzheizung, und/oder Steuersignale an die Steuerungseinrichtungen 10 senden, beispielsweise manuelle Eingaben des Insassen an einer elektronischen Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs.
Die Fig. 3 zeigt einen Verlauf einer Rotationsgeschwindigkeit der Luftfördereinrichtung 14 in Abhängigkeit eines von der Luftstromüberwachungseinheit 12 erfassten Luftfeuchtigkeitssignals F über die Zeit Z. Zu einem Zeitpunkt tO wird die Klimatisierungseinrichtung 10 aktiviert. Die Klimatisierungseinrichtung 10 kann beispielsweise aktiviert werden, da sich zum Zeitpunkt t0 ein Insasse dem Fahrzeug nähert oder das Fahrzeug entriegelt wird. Zum Zeitpunkt tO wird der erste Betriebszustand B1 der Klimatisierungseinrichtung 10 mittels der Steuerungseinrichtung 16 eingestellt, in welchem eine niedrige Rotationsgeschwindigkeit R der Luftfördereinrichtung 14 eingestellt wird, um Luft zu der Luftstromüberwachungseinheit 12 zu befördern. Zudem beginnt die Luftstromüberwachungseinheit zum Zeitpunkt tO mit dem Erfassen der Luftfeuchtigkeit der beförderten Luft und gibt ein Luftfeuchtigkeitssignal F aus.
Zum Zeitpunkt t1 setzt sich ein Insasse 200 auf den Fahrzeugsitz 100, sodass die Luftfördereinrichtung 14 nun Luft ansaugt, welche verdunsteten Schweiß des Insassen 200 enthält, sodass die Feuchtigkeit der Luft und entsprechend das Luftfeuchtigkeitssignal F der Luftstromüberwachungseinheit 12 ansteigt.
Zum Zeitpunkt t2 erreicht die Luftfeuchtigkeit und somit das Luftfeuchtigkeitssignal F der Luftstromüberwachungseinheit einen Grenzwert G1. Sobald der Grenzwert G1 erreicht wird, stellt die Steuerungseinrichtung 16 einen zweiten Betriebszustand B2 der Klimatisierungseinrichtung 10 ein, in welchem die Rotationsgeschwindigkeit R der Luftfördereinrichtung 14 erhöht wird. Durch die Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit R der Luftfördereinrichtung 14 wird die Strömungsgeschwindigkeit der beförderten Luft erhöht, wodurch die Belüftung des Fahrzeugsitzes 100 und somit die Klimatisierung des Insassen 200 intensiviert wird, um den Insassen 200 zu kühlen und zu trocknen. Zusätzlich kann zum Zeitpunkt t2 ein Signal an ein übergeordnetes Steuergerät 22 gesendet werden, um beispielsweise eine Sitzheizung des Fahrzeugsitzes 100 oder die Innenraumklimatisierung des Fahrzeugs zu steuern, um die Trocknung und Klimatisierung des Insassen 200 zu unterstützen und eine Unterkühlung des Insassen 200 zu vermeiden.
Zum Zeitpunkt t3 sinkt die Luftfeuchtigkeit der beförderten Luft und somit das Luftfeuchtigkeitssignal F der Luftstromüberwachungseinheit 12 unter einen Grenzwert G2. Die Luftfeuchtigkeit der beförderten Luft kann beispielsweise sinken, wenn der Insasse 200 erfolgreich getrocknet wurde und dieser weniger schwitzt oder wenn der Insasse 200 den Fahrzeugsitz 100 verlässt. Signalisiert die Luftstromüberwachungseinheit 12, dass der Grenzwert G2 unterschritten wird, stellt die Steuerungseinrichtung den ersten Betriebszustand B1 mit der niedrigeren Rotationsgeschwindigkeit R der Luftfördereinrichtung 14 ein, da kein Klimatisierung des Insassen 200 mehr notwendig ist und durch die niedrigere Rotationsgeschwindigkeit R im ersten Betriebszustand B1 der Energieverbrauch und die Lautstärke der Luftfördereinrichtung 14 reduziert wird, wobei weiterhin Luft zur Luftstromüberwachungseinheit 12 befördert wird, um die Luft auf einen erneuten Anstieg der Luftfeuchtigkeit zu untersuchen.
Bezuqszeichen
10 Klimatisierungseinrichtung
12 Luftstromüberwachungseinheit
14 Luftfördereinrichtung
16 Steuerungseinrichtung
18 Leiterplatte
20 Mikrocontroller
22 Steuergerät
24 Förderelement
26 Schaufelrad
28 Laufradschaufeln
30 Gleichstrom-Motor
32 Öffnungen
34 Motor-Stator
100 Fahrzeugsitz
102 Sitzpolster
104 Fahrzeugsitzunterteil
106 Fahrzeugsitzlehne
108 Oberflächenschicht
110 Gewebeschicht
112 Polsterschaumschicht
200 Insasse
202 Schweiß
B1 , B2 Betriebszustand
F Luftfeuchtigkeitssignal
G1 , G2 Grenzwert
R Rotationsgeschwindigkeit
S Strömungspfad t0-t3 Zeitpunkte
Z Zeit

Claims

Ansprüche Klimatisierungseinrichtung (10) zum Belüften eines Fahrzeugsitzes (100), mit zumindest einer Luftfördereinrichtung (14), welche dazu eingerichtet ist, Luft durch ein luftdurchlässiges Sitzpolster (102) des Fahrzeugsitzes (100) zu befördern, zumindest einer elektronischen Luftstromüberwachungseinheit (12), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen die mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderte Luft betreffenden Parameter zu erfassen, mittels welchem die Feuchtigkeit der beförderten Luft bestimmbar ist, und einer elektronischen Steuerungseinrichtung (16), welche an der Luftfördereinrichtung (14) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Luftfördereinrichtung (14) in Abhängigkeit des zumindest einen erfassten Parameters zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Luftstromüberwachungseinheit (12) Bestandteil der Steuerungseinrichtung (16) ist. Klimatisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromüberwachungseinheit (12) einen Feuchtigkeitssensor umfasst oder als Feuchtigkeitssensor ausgebildet ist, welcher dazu eingerichtet ist, die Luftfeuchtigkeit der mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderten Luft zu erfassen. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromüberwachungseinheit (12) Bestandteil einer elektronischen Leiterplatte (18) der Steuerungseinrichtung (16) ist, wobei die
Luftstromüberwachungseinheit (12) vorzugsweise gemeinsam mit einem Mikrocontroller (20) zur Steuerung der Luftfördereinrichtung (14) auf der elektronischen Leiterplatte (18) angeordnet ist. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des mittels der Luftstromüberwachungseinheit (12) erfassten Parameters zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Betriebszuständen (B1 , B2) der Luftfördereinrichtung (14) zu wechseln. Klimatisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (14) ein Förderelement (24) umfasst, wobei sich die Rotationsgeschwindigkeit (R) des Förderelements (24) der Luftfördereinrichtung (14) in einem ersten Betriebszustand (B1 ) der zumindest zwei Betriebszustände (B1, B2) von der Rotationsgeschwindigkeit (R) des Förderelements (24) in einem zweiten Betriebszustand (B2) der zumindest zwei Betriebszustände (B1 , B2) unterscheidet. Klimatisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit (R) des Förderelements (24) der Luftfördereinrichtung (14) in dem zweiten Betriebszustand (B2) höher ist als in dem ersten Betriebszustand (B1 ), wobei die Steuerungseinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, den ersten Betriebszustand (B1 ) einzustellen, wenn der mittels der Luftstromüberwachungseinheit (12) ermittelte Parameter der beförderten Luft unterhalb eines definierten Grenzwerts (G1 , G2) und/oder einer definierten Parametersteigungsrate liegt, und den zweiten Betriebszustand (B1 ) einzustellen, wenn der mittels der Luftstromüberwachungseinheit (12) ermittelte Parameter der beförderten Luft oberhalb eines definierten Grenzwerts (G1, G2) und/oder einer definierten Parametersteigungsrate liegt. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die Luftfördereinrichtung (14) zu aktivieren, wenn sich ein Insasse (200) dem Fahrzeug nähert, und/oder das Fahrzeug entriegelt wird, und/oder das Fahrzeug gestartet wird, und/oder der Fahrzeugsitz (100) von einem Insassen (200) kontaktiert wird, wobei die Steuerungseinrichtung (16) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, nach dem Aktivieren zunächst den ersten Betriebszustand (B1 ) der Luftfördereinrichtung (14) einzustellen.
8. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromüberwachungseinheit (12) einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Sensoren umfasst:
Temperatur-Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, die Temperatur der mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderten Luft zu erfassen, VOC-Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, organisch flüchtige Stoffe in der mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderten Luft zu erfassen,
Gas-Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, die Gas- Zusammensetzung der mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderten Luft zu erfassen.
9. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderte Luft durch zumindest eine Öffnung (32), welche sich zwischen einem Schaufelrad (26) und Laufradschaufeln (28) des Förderelements (24) der Luftfördereinrichtung (14) erstreckt und vorzugsweise spaltförmig ausgebildet ist, und/oder zumindest eine Öffnung (32) im Schaufelrad (26) der Luftfördereinrichtung (14), und/oder zumindest eine Luftaustrittsöffnung der Luftfördereinrichtung (14), aus welcher die beförderte Luft aus der Luftfördereinrichtung (14) hinausförderbar ist, zum Erfassen des zumindest einen die mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderte Luft betreffenden Parameters zu der Luftstromüberwachungseinheit (12) gelangt. 10. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (14) einen bürstenlosen Gleichstrom-Motor (30) umfasst.
11. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung (10) zumindest ein Filtermedium umfasst, welches dazu eingerichtet ist, von der mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderten Luft durchströmt zu werden und die beförderte Luft zu filtern.
12. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (16) und/oder die Luftstromüberwachungseinheit (12) dazu eingerichtet ist,
Steuersignale zur Steuerung der Luftfördereinrichtung (14) von einem der Steuerungseinrichtung (16) übergeordneten Steuergerät (22) zu empfangen und/oder zu verarbeiten, und/oder
Sensorsignale der Luftstromüberwachungseinheit (12) und/oder die Luftfördereinrichtung (14) betreffende Steuerdaten an das der Steuerungseinrichtung (16) übergeordnete Steuergerät (22) zu senden.
13. Fahrzeugsitz (100), mit einer Klimatisierungseinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
14. Fahrzeugsitz (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung (10) an der Unterseite eines Fahrzeugsitzunterteils (104) des Fahrzeugsitzes (100) oder an der Rückseite einer Fahrzeugsitzlehne (106) des Fahrzeugsitzes (100) angeordnet oder in ein luftdurchlässiges Sitzpolster (102) des Fahrzeugsitzunterteils (104) oder der Fahrzeugsitzlehne (106) integriert ist, wobei die Luftfördereinrichtung (14) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die durch das luftdurchlässige Sitzpolster (102) des Fahrzeugsitzes (100) zu befördernde Luft durch zumindest eine Schicht des Sitzpolsters (102) anzusaugen. Fahrzeugsitz (100) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugsitz (100) eine Insassen- Erkennungseinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, einen Belegungsstatus des Fahrzeugsitzes (100) durch einen Insassen (200) zu erfassen, wobei die Klimatisierungseinrichtung (10) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Belegungsstatus des Fahrzeugsitzes (100) aktiviert und/oder gesteuert zu werden. Verfahren zum Betreiben einer Klimatisieruhgseinrichtung (10) für einen Fahrzeugsitz (100), insbesondere einer Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit den Schritten:
Fördern von Luft durch ein luftdurchlässiges Sitzpolster (102) des Fahrzeugsitzes (100) mittels einer Luftfördereinrichtung (14),
Erfassen zumindest eines die mittels der Luftfördereinrichtung (14) beförderte Luft betreffenden Parameters mittels einer elektrischen Luftstromüberwachungseinheit (12), wobei mittels des erfassten Parameters die Feuchtigkeit der beförderten Luft bestimmbar ist, und Steuern der Luftfördereinrichtung (14) in Abhängigkeit des zumindest einen erfassten Parameters mittels einer elektrischen Steuerungseinrichtung (16), welche an der Luftfördereinrichtung (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Luftstromüberwachungseinheit (12) Bestandteil der Steuerungseinrichtung (16) ist.
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