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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein temperaturgesteuerte Fahrzeugsitze.
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Kalte und warme Umgebungsbedingungen können zu ähnlichen Temperaturen an den Oberflächen von Sitzen führen, was ein unangenehmes Gefühl für den Sitzinsassen zur Folge hat. Dementsprechend wurden Sitzheizungen und/oder Sitzkühlungen vorgeschlagen. Die Sitzheizungen und -kühlungen sind gewöhnlich in die Sitzlehnen und Sitzpolster integriert. Die Sitzheizungen und -kühlungen sehen einen Heiz- bzw. Kühleffekt für die Sitzoberflächen vor. Die Sitzheizungen und -kühlungen werden manuell durch den Sitzinsassen betätigt, wobei die Sitzheizungen und -kühlungen aber auch automatisch in Übereinstimmung mit zuvor durch den Sitzinsassen eingestellten Bedingungen betrieben werden können.
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Typische Sitzheizungen umfassen ein elektrisches Widerstandsgitter, das Wärme erzeugt, wenn ein elektrischer Strom angelegt wird. Das elektrische Widerstandsgitter erzeugt Wärme in dem gesamten Bereich, in dem die Sitzheizung integriert ist. Sitzkühlungen sehen gewöhnlich eine Zirkulation von konditionierter (gekühlter/geheizter) oder nicht-konditionierter Luft durch Ventilatoren vor und umfassen speziell gelüftete Bereiche, in denen ein Luftstrom durch Perforationen in den Oberflächen des Sitzes vorgesehen wird. Die Kühlventilatoren und die speziell gelüfteten Bereiche kühlen den Bereich, in dem die Sitzkühlungen integriert sind.
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Gewöhnlich werden die Sitzheizungen und -kühlungen durch die Nutzung von elektrischer Energie betrieben.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2006 017 732 A1 beschreibt ein leitfähiges, insbesondere elektrisch leitfähiges, textiles Flächengebilde zur Verwendung in Kraftfahrzeugen. Bei dem Flächengebilde können Filamente als Heizleiter benutzt werden. Ebenso können die Filamente des Flächengebildes in verschiedene Segmente eingeteilt werden, die unterschiedliche Temperaturen aufweisen. In einer Variante können die Segmente durch eine elektronische Regelung unterschiedlich temperiert werden.
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Die
DE 103 13 165 A1 beschreibt eine Sitzheizung für einen Fahrzeugsitz. Die Sitzheizung besteht zumindest aus einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist, mit welcher eine Beheizung der einzelnen Bereiche des Heizbereichs aktivierbar und deaktivierbar ist. Mit der Steuereinheit kann ein Schnelllaufheizzeitraum eines Bereichs festegelegt werden. Nach einer Schnelllaufheizperiode kann ein weiterer Bereich zur Beheizung dazugeschalten werden. Nachteilig jedoch ist, dass der Schnelllaufheizbereich großen Strom verbraucht und dementsprechend ausgelegt werden muss.
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Die
DE 199 54 978 C1 beschreibt ein Sitzteil für einen Fahrzeugsitz. Dabei umfasst das Sitzteil eine Heizmatte, die mit einer Perforierung dafür sorgt, dass eine optimale Luftführung und eine gute Belüftung des Sitzbereichs erzielt werden kann. Um eine Belüftung des Sitzteils zu erzeugen, ist ein Lüfter in einem Sitzschaumteil untergebracht.
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Die
DE 198 31 574 C2 beschreibt eine Sitzheizung sowie ein Verfahren zur Beheizung eines Sitzes. Zum Beheizen des Sitzes können Teilbereiche der Sitzheizung bestromt werden. Mittels einer Umschalteinrichtung lässt sich die Beheizung der Teilbereiche kontrollieren. Nach dem Einschalten der Sitzheizung kann für eine bestimmte Zeit zunächst ein Schnellheizfeld auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden, nach Erreichen dieser Temperatur auf ein vollflächiges Heizen überzugehen.
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Die gattungsgemäße
DE 195 03 291 A1 beschreibt eine Klimatisierungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz. Die Klimatisierungsvorrichtung umfasst eine Klimatisierungsmatte mit einer Vielzahl entlang der Matte verteilter, aus einer Ortnetzspannungsquelle des Fahrzeugs speisbarer Peltier-Elemente. Fließt Strom durch die Peltier-Elemente, wird Wärme von einer Seite zur anderen Seite transportiert, womit sich die Peltier-Elemente auf einer Seite abkühlen und auf der anderen Seite erwärmen. Die Peltier-Elemente, die wahlweise in unterschiedliche Bereiche unterteilt werden können, lassen sich vorzugsweise durch einen Druckschalter aktivieren.
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Die Sitzheizungen und -kühlungen sehen einen effektiven Heiz- und Kühleffekt für bestimmte Bereiche eines Sitzes vor, wobei sie jedoch große Mengen an elektrischer Energie verbrauchen. Es wäre deshalb vorteilhaft, über ein verbessertes Sitzheizungs-/Sitzkühlungssystem zu verfügen, das einen Heiz- und Kühleffekt für einen Sitz effizienter vorsehen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heiz- bzw. Kühlquelle für einen Fahrzeugsitz zur Verfügung zu stellen, die sich mittels geringer Energiezufuhr betreiben lässt.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des neuen Anspruchs 1. Verbesserte Weiterbildungen lassen sich mit den Merkmalen der Unteransprüche erreichen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugsitzanordnung mit einer Sitzoberfläche, wobei die Sitzoberfläche eine Vielzahl von temperaturgesteuerten Zonen definiert. Wenigstens eine elektrisch betriebene Heiz-/Kühlquelle sieht einen Heiz- und Kühleffekt für die Vielzahl von Zonen vor. Eine Steuereinrichtung steuert die Stromversorgung der Quelle für jede Zone und wird betrieben, um den Stromverbrauch in einer Zone relativ zu einer anderen Zone in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Profil zu reduzieren, sodass der Gesamtstromverbrauch der Anordnung begrenzt wird.
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Verschiedene Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann durch die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzes, der eine Heizmatte mit reduziertem Stromverbrauch gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
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2 ist eine Querschnittansicht von vorne des Sitzes und der Heizmatte mit reduziertem Stromverbrauch von 1.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des Sitzes, die das Heizgitter der Heizmatte mit reduziertem Stromverbrauch von 1. zeigt.
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4 enthält eine Reihe von Kurven einer Heizsequenz der Heizgitter der Heizmatte mit reduziertem Stromverbrauch von 1.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Heizmatte mit reduziertem Stromverbrauch und insbesondere ein Kühlsystem.
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Im Folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei in 1 ein Sitz 12 gezeigt ist, der eine Vielzahl von Heizmatten 10 mit reduziertem Stromverbrauch gemäß der Erfindung zeigt. Wie nachfolgend im Detail erläutert, definiert die Vielzahl von Heizmatten 10 mit reduziertem Stromverbrauch einen Typ von elektrisch betriebener Heiz-/Kühlquelle für ein effizientes Vorsehen eines Heizeffekts für den Sitz 12.
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Wie weiterhin in 2 gezeigt, umfasst der Fahrzeugsitz 12 eine Sitzlehne 14 und eine Sitzfläche 16. Die Sitzlehne 14 umfasst ein Lehnengestell 18 und eine Vielzahl von Lehnenpolster 20. Die Sitzfläche 16 umfasst ein Sitzgestell 22 und eine Vielzahl von Sitzpolstern 24. Das Lehnengestell 18 umfasst einen unteren Lehnenbereich 26, einen mittleren Lehnenbereich 28 und einen oberen Lehnenbereich 30. Entsprechend umfasst das Sitzgestell 22 einen hinteren Sitzbereich 32, einen mittleren Sitzbereich 34 und einen vorderen Sitzbereich 36.
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In der Ausführungsform von 1 ist eine Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch in dem Lehnengestell 18 und in dem Sitzgestell 22 angeordnet. Alternativ hierzu kann die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch auch nur in dem Lehnengestell 18 oder nur in dem Sitzgestell 22 angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform kann eine Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch in einem beliebigen aus der Vielzahl von Lehnenpolstern 20 oder Sitzpolstern 24 angeordnet sein.
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Wie weiterhin in 1 gezeigt, umfasst die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch in dem Sitzgestell 22 eine Vielzahl von Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48. Die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch in dem Sitzgestell 22 umfasst hier also sechs Zonen, wobei die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch auch mehr oder weniger als sechs Zonen 30 umfassen kann. In der gezeigten Ausführungsform entsprechen die Zonen 38 und 40 allgemein dem vorderen Sitzbereich 36, entsprechen die Zonen 42 und 44 allgemein dem mittleren Sitzbereich 34 und entsprechen die Zonen 46 und 48 allgemein dem hinteren Sitzbereich 32.
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Wie weiterhin in 1 gezeigt, umfasst die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch in dem Lehnengestell 18 eine Vielzahl von Zonen 50, 52, 54, 56, 58 und 60. Die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch in dem Lehnengestell 18 umfasst hier also sechs Zonen, wobei die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch auch mehr oder weniger als sechs Zonen 30 umfassen kann. In der gezeigten Ausführungsform entsprechen die Zonen 50 und 60 allgemein dem unteren Lehnenbereich 26, entsprechen die Zonen 52 und 58 allgemein dem mittleren Lehnenbereich 28 und entsprechen die Zonen 54 und 56 allgemein dem oberen Lehnenbereich 30.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die Sitzfläche 16 ein Basismaterial 62, das durch einen Sitzbezug 64 bedeckt wird. Das Basismaterial 62 ist ausgebildet, um eine Polsterung für die Sitzfläche 16 vorzusehen. In einer Ausführungsform ist das Basismaterial 62 ein synthetisches Schaummaterial. In einer anderen Ausführungsform kann das Basismaterial 62 ein anderes Material sein, das geeignet ist, um eine Polsterung für die Sitzfläche 16 vorzusehen. Wie in 2 gezeigt, ist der Sitzbezug 64 ausgebildet, um einen schützenden und ästhetisch ansprechenden Bezug vorzusehen. In einer Ausführungsform ist der Sitzbezug 64 aus einem Textilmaterial ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform kann der Sitzbezug 64 aus einem anderen Material wie zum Beispiel Leder ausgebildet sein, um einen schützenden und ästhetisch ansprechenden Bezug vorzusehen.
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Wie weiterhin in 2 gezeigt, umfasst die Sitzfläche 16 auch eine Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch. Die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch umfasst eine obere Schicht 66, eine Vielzahl von Heizquellen 68 und eine untere Schicht 70. Die obere Schicht 66 und die untere Schicht 70 sind ausgebildet, um die Vielzahl von Heizquellen 68 vor einer Beschädigung zu schützen und die Heizquellen 68 elektrisch von anderen Teilen der Sitzfläche 16 zu isolieren. In der gezeigten Ausführungsform sind die obere Schicht 66 und die untere Schicht 70 aus einem Filzmaterial ausgebildet. Alternativ hierzu können die obere Schicht 66 und die untere Schicht 70 auch aus einem anderen Material wie zum Beispiel einem Textilmaterial ausgebildet sein, das geeignet ist, um die Vielzahl von Heizquellen 68 vor einer Beschädigung zu schützen und die Heizquellen 68 elektrisch von anderen Teilen der Sitzfläche 16 zu isolieren. 2 zeigt einen Raum zwischen der oberen Schicht 66, der Vielzahl von Heizquellen 68 und der unteren Schicht 70, wobei zu beachten ist, dass die obere Schicht 66 auch in Kontakt mit der Vielzahl von Heizquellen 68 sein kann und die Vielzahl von Heizquellen 68 in Kontakt mit der unteren Schicht 70 sein können. In der gezeigten Ausführungsform sind eine obere Schicht 66, eine Vielzahl von Heizquellen 68 und eine untere Schicht 70 vorgesehen, wobei jedoch auch weitere Schichten wie zum Beispiel eine Wärmereflexionsschicht verwendet werden können.
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In 3 ist eine Sitzfläche 16 gezeigt, die den Sitzbezug 64 und die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch umfasst. Wie weiter oben beschrieben, umfasst die Sitzfläche 16 einen hinteren Sitzbereich 32, einen mittleren Sitzbereich 34 und einen vorderen Sitzbereich 36. Der hintere Sitzbereich 32 umfasst Zonen 48 und 46 der Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch, der mittlere Sitzbereich 34 umfasst Zonen 42 und 44 der Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch und der vordere Sitzbereich umfasst Zonen 38 und 40 der Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch.
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Wie in 3 gezeigt, umfassen die Zonen 38, 42 und 46 jeweils eine Heizquelle 68. Die Vielzahl von Heizquellen 68 sind ausgebildet, um Wärme für die Sitzfläche 16 vorzusehen. Der einfacheren Darstellung halber ist in den Zonen 40, 44 und 48 keine Heizquelle 68 gezeigt, wobei jedoch zu beachten ist, dass auch in den Zonen 40, 44 und 48 eine Heizquelle 68 vorgesehen sein kann.
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Wie in 3 gezeigt, umfasst jede Heizquelle 68 ein elektrisches Widerstandsgitter 72 und eine Vielzahl von Gitteranschlüssen 74. In der gezeigten Ausführungsform ist das elektrische Widerstandsgitter 72 aus elektrischen Widerstandsdrähten ausgebildet, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind. In einer anderen Ausführungsform kann das elektrische Widerstandsgitter aus einem anderen elektrischen Widerstandsmaterial ausgebildet sein, wie zum Beispiel aus einer leitenden Kohlenstofffaser, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet ist. Das elektrische Widerstandsgitter 72 ist ausgebildet, um einen elektrischen Strom über die Gitteranschlüsse 74 zu empfangen und Wärme zu erzeugen, wenn der Strom durch das Gitter 72 fließt. Die elektrischen Widerstandsgitter 72 sind für eine Heizdichte in Übereinstimmung mit einem gewünschten Heizeffekt ausgebildet. In einer Ausführungsform sind die elektrische Widerstandsgitter 72 für eine Heizdichte in einem Bereich von ungefähr 200 Watt/m2 bis ungefähr 1200 Watt/m2 ausgebildet, wobei die Heizdichte als die für einen bestimmten physikalischen Bereich abgegebene Wärmemenge definiert ist. In einer anderen Ausführungsform können die elektrischen Widerstandsgitter 72 für eine Heizdichte von mehr als 1200 Watt/m2 oder weniger als 200 Watt/m2 ausgebildet sein.
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In der gezeigten Ausführungsform verwenden die elektrischen Widerstandsgitter 72 einen Gleichstrom, der durch die Gitter 72 fließt, um Wärme zu erzeugen. Der Gleichstrom liegt in einem Bereich von ungefähr 0,5 A bis ungefähr 4,0 A bei einer Spannung im Bereich zwischen ungefähr 6,0 V bis ungefähr 18,0 V. In einer anderen Ausführungsform können die elektrischen Widerstandsgitter 72 einen anderen Stromtyp verwenden, der geeignet ist, um durch die Gitter 72 zu fließen und Wärme zu erzeugen.
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Die in 3 gezeigten Heizquellen 68 sind elektrische Widerstandsgitter, wobei jedoch auch andere Heizquellen wie zum Beispiel elektrische Thermoeinrichtungen oder leitende Kohlenstofffasern, die ausreichen, um Wärme für die Sitzfläche 16 zu erzeugen, als elektrisch bestätigte Heiz-/Kühlquellen verwendet werden können.
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Die Gitteranschlüsse 74 sind über eine Vielzahl von Gittersteckern 78 mit einer Steuereinrichtung 76 verbunden. Wie weiter unten im Detail erläutert, ist die Steuereinrichtung 76 ausgebildet, um eine Vielzahl von Funktionen zu erfüllen. Die Steuereinrichtung 76 ist über eine Vielzahl von Stromversorgungssteckern 82 mit einer Stromversorgung 80 verbunden. Die Stromversorgung 80 ist ausgebildet, um elektrische Energie zu der Steuereinrichtung 76 zuzuführen. In der gezeigten Ausführungsform führt die Stromversorgung 80 einen Gleichstrom zu. In einer anderen Ausführungsform kann die Stromversorgung 80 auch einen anderen Typ von elektrischer Energie wie etwa einen Wechselstrom zuführen.
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Die Steuereinrichtung 76 umfasst einen Hauptschalter (nicht gezeigt), der ausgebildet ist, um die Stromversorgung 80 ein- und auszuschalten. In der gezeigten Ausführungsform steuert die Steuereinrichtung 76 die Stromzufuhr zu den elektrischen Widerstandsgittern 72, indem sie die Stromversorgung 80 ein- und ausschaltet. Die Steuereinrichtung 76 umfasst weiterhin einen Energieüberführungsschalter (nicht gezeigt), der ausgebildet ist, um die Stromversorgung von einer Zone zu einer anderen Zone zu wechseln. Wie oben beschrieben, umfasst die Sitzfläche 16 einen hinteren Sitzbereich 32 mit Zonen 46 und 48, einen mittleren Sitzbereich 34 mit Zonen 42 und 44 und einen vorderen Sitzbereich 36 mit Zonen 38 und 40. Der hintere Sitzbereich 32 entspricht allgemein dem Gesäßbereich eines Sitzinsassen, der mittlere Sitzbereich 34 entspricht allgemein dem Oberschenkelbereich eines Sitzinsassen und der vordere Sitzbereich 36 entspricht allgemein dem Kniebereich eines Sitzinsassen. Die Stromversorgung zu jeder der Heizquellen 68 in den Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 wird in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Stromversorgungs-Verwaltungsprofil variiert, das in der Steuereinrichtung 76 gespeichert ist. Das Stromversorgungs-Verwaltungsprofil ist ausgebildet, um den Gesamtstrombedarf der Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch zu reduzieren, indem einzelne Heizquellen 68 oder Kombinationen aus mehreren Heizquellen 68 nur für einzelne oder aufeinander folgende Zeitperioden mit Strom versorgt werden, anstatt alle Heizquellen 68 in allen Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 gleichzeitig mit Strom zu versorgen.
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In einem Beispiel eines Stromversorgungs-Verwaltungsprofils wird Strom an den Heizquellen 68 in einem sequentiellen Rotationsschema angelegt, das mit den Zonen 46 und 48 in Entsprechung zu dem Gesäßbereich des Sitzinsassen beginnt, mit den Zonen 42 und 44 in Entsprechung zu dem Oberschenkelbereich der Sitzinsassen fortgesetzt wird und mit den Zonen 38 und 40 in Entsprechung zu dem Kniebereich der Sitzinsassen endet. In dieser Ausführungsform wird Strom an den Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 für ungefähr 60% der Gesamtzeit angelegt, wird Strom in den Zonen 42 und 44 für 25% der Gesamtzeit angelegt und wird Strom in den Zonen 38 und 40 für 15% der Gesamtzeit angelegt. Die Aufteilung der Zeit, während der Strom an den Heizquellen 68 angelegt wird, ist als ein Stromversorgungs-Verwaltungsprofil definiert. Dieses Beispiel eines Stromversorgungs-Verwaltungsprofils ist grafisch in 4 dargestellt. Das erste Kurvendiagramm gibt die Zonen 46 und 48 wieder, das zweite Kurvendiagramm gibt die Zonen 42 und 44 wieder und das dritte Kurvendiagramm gibt die Zonen 38 und 40 wieder. Jedes Kurvendiagramm gibt die Temperatur der entsprechenden Zonen in der Zeit an. Jedes Kurvendiagramm umfasst die Zeitperioden t1 bis t10 und gibt eine Zielzonentemperatur als Solltemperatur an. In einer Ausführungsform beträgt die Zeitperiode t1 ungefähr zwei Minuten. In einer anderen Ausführungsform kann die Zeitperiode t1 auch mehr oder weniger als zwei Minuten betragen. Die Solltemperatur ist als eine gewünschte, stabile Temperatur definiert. Die Solltemperatur kann variabel auf eine gewünschte Höhe gesetzt werden. Wie in dem ersten Kurvendiagramm gezeigt, veranlasst der an den Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 währen der Periode t1 angelegte Strom, dass die Heizquellen in den Zonen 46 und 48 Wärme erzeugen. Die Temperatur in den Zonen 46 und 48 steigt für die Dauer der Zeitperiode t1. Wie in dem zweiten und dritten Kurvendiagramm gezeigt, wird kein Strom an den Heizquellen 68 in den Zonen 48, 40, 42 und 44 während der Zeitperiode t1 angelegt. Mit dem Abschluss der Zeitperiode t1 wird die elektrische Energie nicht mehr zu den Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 zugeführt.
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Wie weiterhin in 4 gezeigt wird zu Beginn der Zeitperiode t2 die elektrische Energie von den Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 zu den Heizquellen 68 in den Zonen 42 und 44 übertragen. Dabei wird weiterhin noch kein Strom an den Heizquellen in den Zonen 38 und 40 angelegt. Dementsprechend erzeugen während der Zeitperiode t2 die Heizquellen 68 in den Zonen 42 und 44 Wärme, während sich die Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 abzukühlen beginnen. Mit dem Abschluss der Zeitperiode t2 wird die elektrische Energie nicht mehr zu den Heizquellen 68 in den Zonen 42 und 44 zugeführt.
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Wie weiterhin in 4 gezeigt, wechselt zu Beginn der Zeitperiode t3 die Stromversorgung von den Heizquellen 68 in den Zonen 42 und 44 zu den Heizquellen 68 in den Zonen 38 und 40. Es wird also kein Strom an den Heizquellen 68 in den Zonen 46, 48, 42 und 44 angelegt. Dementsprechend erzeugen während der Zeitperiode t3 die Heizquellen in den Zonen 38 und 40 Wärme, während sich die Heizquellen 68 in den Zonen 46, 48, 42 und 44 abkühlen. Mit dem Abschluss der Zeitperiode t3 wird die elektrische Energie nicht mehr zu den Heizquellen 68 in den Zonen 38 und 40 zugeführt. Mit dem Abschluss der Zeitperiode t3 wird ein Heizzyklus abgeschlossen. Ein Heizzyklus ist als eine Reihe von Zeitperioden definiert, in denen Strom auf einer sequentiellen Basis an jeweils allen Heizquellen 68 angelegt wird. Die Zeitperioden müssen keine gleichen Längen aufweisen. Auch die Sequenz der Stromversorgung kann variabel sein. Mit dem Abschluss des Heizzyklus wurden alle Heizquellen 68 in den Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 jeweils mit Strom versorgt, wobei alle Heizquellen 68 Wärme erzeugt haben.
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Die Zeitperiode t4 beginnt einen neuen Heizzyklus, wobei wieder Strom an den Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 angelegt wird. Der Rest der Zeitperiode t4 und die Zeitperioden t5 und t6 durchlaufen denselben Heizzyklus wie die Zeitperioden t1–t3. Wie weiterhin in 4 gezeigt, bringt der Abschluss jedes Heizzyklus die Temperatur in jeder der Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 näher zu der Solltemperatur.
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Obwohl der Einfachheit halber nicht in 4 gezeigt, wird der Zyklus der Stromversorgung in den Zeitperioden über t10 hinaus fortgesetzt, bis alle Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 die Solltemperatur erreichen. Dabei hält der Zyklus der Stromversorgung in den Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 die Solltemperatur in den Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 aufrecht.
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Neben dem Vorteil, dass der Gesamtstromverbrauch durch die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch reduziert wird, besteht ein weiterer Vorteil der Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch darin, dass die durch den Sitzinsassen wahrgenommene Wärme erhöht wird. Die wahrgenommene Wärme ist als die Wärme definiert, die durch den Sitzinsassen gespürt wird. In der gezeigten Ausführungsform nimmt der Sitzinsasse die in den anfänglichen Zonen 46 und 48 in Entsprechung zu dem hinteren Sitzbereich 32 erzeugte Wärme wahr. Die natürliche Funktionsweise des menschlichen Körpers neigt dazu, Wärme an der Körperoberfläche zu anderen Körperbereichen zu leiten, die keine direkte Wärme empfangen. Der die Wärme in dem hinteren Sitzbereich 32 wahrnehmende Sitzinsasse leitet also die Wärme zu den Körperbereichen in Entsprechung zu dem mittleren Sitzbereich 34 und dem vorderen Sitzbereich 36. Am Ende der Zeitperiode t1 und zu Beginn der Zeitperiode t2 haben die Zonen 46 und 48 eine anfängliche Temperaturerhöhung hinter sich, während die Zonen 44 und 42 mit einer Temperaturerhöhung beginnen. Der Sitzinsasse nimmt jedoch eine allgemeine Erwärmung der Sitzfläche 16 wahr, weil er die aus verschiedenen Zonen strömende Wärme wahrnimmt. Wenn der Heizzyklus der Zonen fortgesetzt wird, wird auch die Wahrnehmung der Wärme durch den Sitzinsassen stärker.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass jeder Heizzyklus eine Reihe von Zeitperioden umfasst, in denen Strom auf einer sequentiellen Basis an allen Heizquellen angelegt wird. Wenn die Zeitperioden ungleiche Zeitlängen aufweisen, veranlasst das sequentielle Anlegen von Strom an den Heizquellen 68, dass einige der Zonen länger geheizt werden als andere Zonen. Die ungleichen Zeitperioden, die Sequenz der Zonen und die Solltemperatur können vorbestimmt werden, um ein Stromversorgungs-Verwaltungsprofil zu definieren. In dem vorstehend geschilderten Beispiel eines Stromversorgungs-Verwaltungsprofils wurde Strom zuerst an den Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 für ungefähr 60% der Zeitdauer in einem Heizzyklus angelegt. Dann wurde Strom an den Heizquellen 68 in den Zonen 42 und 44 für ungefähr 25% der Zeitdauer in einem Heizzyklus angelegt. Schließlich wurde Strom an den Heizquellen 68 in den Zonen 38 und 40 für ungefähr 15% der Zeitdauer in einem Heizzyklus angelegt.
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In einer anderen Ausführungsform kann das Stromversorgungs-Verwaltungsprofil vorbestimmt werden, um eine andere Solltemperatur und andere Heizzeiten für die Heizquellen in den entsprechenden Zonen vorzusehen, wobei zum Beispiel Strom in den Zonen 46 und 48 für ungefähr 65% der Gesamtzeit angelegt wird, Strom in den Zonen 42 und 44 für ungefähr 25% der Gesamtzeit angelegt wird und Strom in den Zonen 38 und 40 für ungefähr 10% der Gesamtzeit angelegt wird.
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In einer anderen Ausführungsform kann eine beliebige Kombination von Zonen gleichzeitig mit Strom für eine beliebige Zeitdauer und für eine beliebige Solltemperatur versorgt werden. Als Beispiel für diese Ausführungsform kann Strom gleichzeitig an den Zonen 46, 48 44 und 42 für ungefähr 70% der Gesamtzeit angelegt werden und kann Strom an den Zonen 38 und 40 für die restlichen 30% der Gesamtzeit angelegt werden.
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In der Ausführungsform von 4 wird die Stromversorgung von den Heizquellen 68 in den verschiedenen Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 auf der Basis einer Zeitvariable übertragen, wobei die Übertragung der Stromversorgung von bestimmten Heizquellen 68 auf andere Heizquellen 68 aber auch auf der Basis davon erfolgen kann, dass die Solltemperatur vor dem Ende einer bestimmten Zeitperiode erreicht wird. Wie weiterhin in 4 gezeigt, wird während der Zeitperiode t10 Strom an den Heizquellen 68 in den Zonen 46 und 48 angelegt. Während dieser Zeitperiode erreicht die Temperatur in den Zonen 46 und 48 die Solltemperatur mitten während der Zeitperiode. Dabei erfasst ein Sensor (nicht gezeigt) die Temperatur in den Zonen 46 und 48 und meldet diese an die Steuereinrichtung 76 als Zonentemperatur. In der gezeigten Ausführungsform ist der Sensor in der oberen Schicht 66 der Sitzfläche 16 angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann der Sensor an einer beliebigen Position in der Sitzfläche 16 angeordnet werden, die geeignet ist, um die Temperatur in einer der Zonen 38, 40, 42, 44, 46 und 48 zu erfassen.
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Wenn die Steuereinrichtung 76 bestimmt, dass die Solltemperatur vor dem Ende einer Zeitperiode erreicht wurde, kann die Steuereinrichtung 76 die elektrische Energie von den Heizquellen in einer Zone zu den Heizquellen in einer anderen Zone übertragen, bevor das Ende der bestimmten Zeitperiode erreicht wurde. Ein weiterer Vorteil der Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch besteht darin, dass nur ein einzelner Sensor (nicht gezeigt) erforderlich ist.
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In einer anderen Ausführungsform kann die Sitzfläche 16 unter Verwendung eines Stromversorgungs-Verwaltungsprofils gekühlt werden. Wie in 5 gezeigt, umfasst die Sitzfläche 116 einen Sitzbezug 164 und eine Kühlmatte, die schematisch durch das Bezugszeichen 110 angegeben ist. Die Sitzfläche 116 umfasst einen hinteren Sitzbereich 132, einen mittleren Sitzbereich 134 und einen vorderen Sitzbereich 136. Der hintere Sitzbereich 132 umfasst Zonen 148 und 146, der mittlere Sitzbereich 134 umfasst Zonen 142 und 144 und der vordere Sitzbereich 136 umfasst Zonen 138 und 140. Die Kühlmatte funktioniert als eine elektrisch betriebene Heiz-/Kühlquelle, die einen Kühleffekt für die Vielzahl von Zonen vorsieht. Die Kühlmatte 110 kann einen beliebigen Aufbau aufweisen und etwa in der Form einer flachen Matte vorgesehen sein, wobei Leitungen und Perforationen in dem Sitz ausgebildet sein können, um eine Kühlung und/oder einen Luftfluss zu ausgewählten Zonen vorzusehen.
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Wie weiterhin in 5 gezeigt, ist ein Kühlmechanismus 188 über eine Vielzahl von Kühlleitungen 190 mit der Kühlmatte 110 verbunden. Die Vielzahl von Kühlleitungen 190 verbindet jede der Zonen 138, 140, 142, 144, 146 und 148 mit dem Kühlmechanismus 188. Der Kühlmechanismus 188 ist ausgebildet, um gekühlte Luft zu den Kühlleitungen 190 zuzuführen. Es ist zu beachten, dass die gekühlte Luft entweder die Kabinenluft und/oder eine konditionierte Luft aus einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystem (HLK-System) sein kann. In der gezeigten Ausführungsform weist der Kühlmechanismus 188 eine Kühlkapazität im Bereich von ungefähr 200 Watt/m2 bis ungefähr 1200 Watt/m2 auf. In einer anderen Ausführungsform kann der Kühlmechanismus 188 auch eine Kühlkapazität von mehr als 100 Watt/m2 oder weniger als 200 Watt/m2 aufweisen. Wie in 5 gezeigt, ist der Kühlmechanismus 188 eine elektrische Thermoeinrichtung. In einer anderen Ausführungsform ist der Kühlmechanismus 188 eine andere Einrichtung wie etwa eine kleine Klimaanlage, die geeignet ist, um kühle Luft zu erzeugen. Der Kühlmechanismus 188 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt). Die Steuereinrichtung erfüllt allgemein dieselben Funktionen wie die oben beschriebene Steuereinrichtung 76.
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Wie weiterhin in 5 gezeigt, ist ein Ventilatormechanismus 192 über Lüftungsleitungen 194 mit dem Kühlmechanismus verbunden. Der Ventilatormechanismus 192 ist ausgebildet, um einen Luftfluss zu dem Kühlmechanismus 188 vorzusehen. Der Luftfluss zu dem Kühlmechanismus 188 reicht aus, um die gekühlte Luft von dem Kühlmechanismus 188 durch die Leitungen 190 zu der Kühlmatte 110 zu befördern.
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Ähnlich wie oben für die Heizmatte 10 mit reduziertem Stromverbrauch beschrieben, kann gekühlte Luft durch die Steuereinrichtung in einem sequentiellen Zyklus zu den einzelnen Zonen der Kühlmatte zugeführt werden. Der sequentielle Zyklus erfolgt in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Stromversorgungs-Verwaltungsprofil. Das vorbestimmte Stromversorgungs-Verwaltungsprofil bestimmt die Zeitdauer, während welcher jede Zone gekühlte Luft auf dem Kühlmechanismus 188 empfängt, und die Reihenfolge, in der die Zonen durchlaufen werden.
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Außerdem erfasst ein Sensor (nicht gezeigt) die Temperatur in den Zonen und meldet sie als Zonentemperatur an die Steuereinrichtung. Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass eine Solltemperatur vor dem Ende einer Kühlzeitperiode erreicht wurde, kann die Steuereinrichtung veranlassen, dass der Luftfluss aus dem Ventilatormechanismus 192 den Kühlmechanismus 188 über eine Vielzahl von Umgehungsleitungen 196 umgeht.
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Gemäß den Patentstatuten wurden das Prinzip und die Betriebsweise der Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es ist jedoch zu beachten, dass die Erfindung auch anders als hier beschrieben und gezeigt realisiert werden kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
