Die Erfindung betrifft ein Heizsystem eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Beheizung des Innenraums von mit Verbrennungsmotoren betriebenen Fahrzeugen wird in der Regel die Abwärme des Verbrennungsmotors für Heizsysteme genutzt, die durch Konvektion den gesamten Innenraum des Fahrzeugs temperieren. Insbesondere bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen steht diese Möglichkeit zur Beheizung des Innenraums nicht mehr zur Verfügung, so dass hier alternative Heizungsarten und Heizsysteme zum Einsatz kommen müssen.

Für diese alternativen Heizungsarten kommen insbesondere auch Heizsysteme in Betracht, die den Innenraum des Fahrzeugs durch Strahlungswärme temperieren. Bei diesen Heizsystemen wird Wärme durch Wärmestrahlung (Infrarot-Strahlung) zielgerichtet und lokal an einer bestimmten Stelle im Fahrzeug erzeugt, d.h. eine Beheizung des gesamten Innenraums des Fahrzeugs wie im Falle der Beheizung durch Konvektion ist nicht mehr erforderlich.

Aus der DE 102021 103 399 A1 ist zur Thematik Beheizung des Innenraums von Fahrzeugen ein Verfahren zum automatisierten Einstellen einer lokal gefühlten Temperatur in einem Campingfahrzeug durch Strahlungsheizen offenbart. Bei diesem bekannten Verfahren ist eine Vielzahl von elektrischen Flächenheizungen in jeweils eine Vielzahl von flächigen Zubehörgegenständen an unterschiedlichen Nutzungsbereichen im Inneren des Campingfahrzeugs integriert. Die Heizleistung mindestens einer dieser elektrischen Flächenheizungen wird in Abhängigkeit des genauen Aufenthaltsorts einer sich im Inneren des Campingfahrzeugs befindlichen Person geregelt und/oder gesteuert. Als flächige Zubehörgegenstande im Inneren des Campingfahrzeugs sind insbesondere Schichtstoffe, Deckenverkleidungen oder Wandverkleidungen, Möbelstücke, Türen oder ähnliche Gegenstände vorgesehen. In der US 11 363683 B2 werden Systeme und Verfahren zur Strahlungserwärmung durch PTC-Strahlungsfelder bereitgestellt. Ein Strahlungsheizungssystem zum Erwärmen eines Insassen eines umschlossenen Raumes umfasst Felder zum Abstrahlen von Wärme in den umschlossenen Raum in Richtung des Insassen. Eine Spannungsversorgung liefert den Feldern elektrische Leistung. Eine Steuerung steuert die an die Felder gelieferte elektrische Leistung, basierend auf einer Temperatur im umschlossenen Raum und den Positionen der Felder im umschlossenen Raum

Die DE 102014 210 962 A1 beschreibt eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Mehrzahl von jeweils einem Körperbereich eines Fahrzeuginsassen zugeordneten Klimaparameterbeeinflussungsorganen, eine Mehrzahl von jeweils einem Klimaparameterbeeinflussungsorgan zugeordneten Sensoren, mittels deren eine Eigenschaft des jeweils zugeordneten Insassenkörperbereichs ermittelbar ist und eine mit den Sensoren und den Klimaparameterbeeinflussungsorganen gekoppelte Steuereinrichtung, mittels derer die Klimaparameterbeeinflussungsorgane in Abhängigkeit von der mittels des jeweils zugeordneten Sensors ermittelten Eigenschaft ansteuerbar sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoren als Abstandssensoren ausgebildet sind und die von ihnen ermittelte Eigenschaft ein Abstand zwischen je einem Sensor und dem jeweils zugeordneten Insassenkörperbereich ist.

Die DE 102019202 223 A1 betrifft eine Anordnung zur Beheizung eines Fahrzeug- Innenraums, insbesondere eines Schienenfahrzeug-Innenraums, bei der zur Beheizung des Fahrzeug-Innenraums im Innenraum Infrarotflächenheizstrahler angeordnet sind. Die Infrarotflächenheizstrahler sind als integrierte Bestandteile von Oberflächen des Innenraums ausgebildet.

Weitere relevante Druckschriften sind ferner die US 2015 0 028 119 A1, die DE 10320 829 A1 und die DE 102013 009 516 A1.

Die EP 2 578423 B1 zeigt eine Strahlungsheizvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend einen Heizstrahler, der Strahlungswärme in Richtung eines Passagiers abstrahlt und zusammen mit einer Klimaanlage bereitgestellt wird, die selektiv Luft außerhalb eines Fahrgastraums oder Luft innerhalb des Fahrgastraums einführt und dann aus der eingeführten Luft erzeugte klimatisierte Luft in den Fahrgastraum zuführt. Der Heizstrahler enthält einen Regler, der eine Strahlungsenergiemenge des Heizstrahlers unterscheidet, wenn die in die Klimaanlage eingebrachte Luft die Luft außerhalb des Fahrgastraums ist, und wenn die eingespeiste Luft die Luft im Fahrgastraum ist. Entsprechend der Strahlungsheizung kann dem Fahrgast sowohl im Außenluftansaugmodus als auch im Innenluftansaugmodus der Klimaanlage ein warmes Komfortgefühl vermittelt werden.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Heizsystem eines Fahrzeugs anzugeben, mit dem auf einfache Weise die Heizleistung für einen Insassen des Fahrzeugs komfortabel und individuell einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Heizsystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Heizsystem wird der Innenraum des Fahrzeugs gezielt durch Wärmestrahlung mit mindestens einem Flächenheizelement beheizt, das vorzugsweise in einem Interieurbauteil des Fahrzeugs angeordnet ist, d.h. das im Interieurbauteil des Fahrzeugs integriert ist oder das auf einem Interieurbauteil des Fahrzeugs angeordnet ist. Insbesondere ist mindestens ein Flächenheizelement in der Nähe eines Fahrzeugsitzes angeordnet, dem ein bestimmter Temperierbereich zugeordnet ist, d.h. dessen Umgebung in einem bestimmten Bereich um den Sitz herum mit mindestens einem Flächenheizelement erwärmt beziehungsweise temperiert werden kann.

Hierbei können beliebige Flächen eines Interieurbauteils des Fahrzeugs als Aufnahmefläche für ein Flächenheizelement vorgesehen werden, beispielsweise die Rückenlehne eines Vordersitzes des Fahrzeugs und/oder an die Türverkleidung einer Seitentüre des Fahrzeugs und/oder der Fußraum des Fahrzeugs und/oder die Instrumententafel des Fahrzeugs und/oder die Mittelkonsole des Fahrzeugs und/oder der Dachhimmel des Fahrzeugs. Vorzugsweise sind diese Aufnahmeflächen für ein Flächenheizelement in Richtung eines jeweiligen Insassen des Fahrzeugs gerichtet. Beispielsweise können für die Insassen im Fond eines Fahrzeugs Flächenheizelemente im Lehnenteil (Sitzrücken) eines Vordersitzes des Fahrzeugs vorgesehen werden.

Für einen sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs wird dessen aktueller Heizbedarf bestimmt und abhängig hiervon die Heizleistung der diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelemente vorgegeben. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Heizleistung des mindestens einen einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich zugeordneten Flächenheizelements durch ein Steuergerät des Fahrzeugs vorgegeben, durch das die Spannung und Stromstärke des jeweiligen Flächenheizelements entsprechend des aktuellen Heizbedarfs des jeweiligen sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs geregelt und/oder gesteuert wird.

Es ist zur Bestimmung des aktuellen Heizbedarfs des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs eine vorzugsweise als optische Sensoreinheit oder als thermische Sensoreinheit ausgebildete Sensoreinheit im Fahrzeug vorgesehen.

Mittels einer Wärmebildkamera als thermischer Sensoreinheit zur Bestimmung des aktuellen Heizbedarfs des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs kann die Oberflächentemperatur von angestrahlten Körperteilen des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs erfasst werden. Anhand der jeweiligen Oberflächentemperatur der Körperteile des Insassen des Fahrzeugs kann dann auf den aktuellen Heizbedarf für das jeweilige Körperteil des Insassen des Fahrzeugs geschlossen werden und die Heizleistung mindestens eines diesem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich zugeordneten Flächenheizelements entsprechend gesteuert beziehungsweise geregelt werden.

Mittels einer alternativ zur thermischen Sensoreinheit oder zusätzlich zur thermischen Sensoreinheit vorgesehenen optischen Kamera als optischer Bilderfassungseinheit einer optischen Sensoreinheit zur Bestimmung des aktuellen Heizbedarfs des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs, kann der Abstand zwischen mindestens einem Körperteil des sich auf diesem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs und dem mindestens einen diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelement erfasst werden und hieraus der aktuelle Heizbedarf des sich auf diesem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs abgeleitet werden und insbesondere auch der aktuelle Heizbedarf von unterschiedlichen Körperteilen des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs abgeleitet werden. Insbesondere kann hiermit auch berücksichtigt werden, dass die vom Insassen des Fahrzeugs aufgenommene Wärmeenergie vom Abstand zur Strahlungsquelle und damit vom Abstand zum mindestens einen diesem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich zugeordneten Flächenheizelement abhängt. Auch kann hierbei wie bei der direkten Bestimmung der Oberflächentemperatur von angestrahlten Körperteilen eines sich auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Insassen des Fahrzeugs berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Körperteile eines Insassen des Fahrzeugs gegebenenfalls einen unterschiedlichen Heizbedarf aufweisen, beispielsweise kann zwischen dem Kopfbereich und dem Fußbereich eines Insassen des Fahrzeugs ein deutlich unterschiedlicher Heizbedarf bestehen.

Zur Erfassung des Abstands zwischen dem mindestens einen Körperteil des Insassen des Fahrzeugs und dem mindestens einen Flächenheizelement ist eine kapazitive Sensoreinheit vorgesehen. Diese kapazitive Sensoreinheit kann in einem Flächenheizelement angeordnet sein, d.h. im Flächenheizelement integriert sein und hierzu beispielsweise als kapazitiver Kreislauf im Flächenheizelement ausgebildet sein, oder auf einem Flächenheizelement angeordnet sein oder im Bereich zwischen Flächenheizelement und einem Fahrzeugsitz angeordnet sein oder in einem Fahrzeugsitz integriert sein oder auf einem Fahrzeugsitz angeordnet sein.

Alternativ können auch andere Messverfahren nutzende Sensoreinheiten zur Erfassung des Abstands zwischen dem mindestens einem Körperteil des Insassen und dem mindestens einen Flächenheizelement vorgesehen sein, insbesondere auch eine Kombination unterschiedlicher derartiger Sensoreinheiten.

Durch eine erfindungsgemäße Verwendung einer optischen Sensoreinheit und insbesondere einer optischen Kamera kann auch die Positionierung eines sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs erfasst werden. Insbesondere können hierzu die Sitzposition des Insassen und/oder die Körperhaltung des Insassen und/oder die Position der Gliedmaßen des Insassen und gegebenenfalls weitere charakteristische Einflussgrößen auf den Heizbedarf eines Insassen mittels der optischen Sensoreinheit und insbesondere der optischen Kamera erfasst werden und hieraus der aktuelle Heizbedarf des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs abgeleitet werden. D.h. der aktuelle Heizbedarf des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs kann insbesondere auch unter Berücksichtigung der aktuellen Positionierung des Insassen des Fahrzeugs relativ zur Strahlungsfläche des mindestens einen diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Flächenheizelements abgeleitet werden.

Dadurch wird beispielsweise unter anderem auch vermieden, dass es einem aufgrund seiner Körpergröße nah an Flächenheizelementen sitzenden großen Insassen des Fahrzeugs aufgrund der dann starken Beheizung durch die Flächenheizelemente zu warm ist und einem aufgrund seiner Körpergröße weiter entfernt zu den Flächenheizelementen sitzenden kleinen Insassen des Fahrzeugs aufgrund der dann schwachen Beheizung durch die Flächenheizelemente zu kalt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können als weitere Einflussgrößen auf den Heizbedarf eines sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs auch bestimmte körperliche Eigenschaften beziehungsweise personenbezogenen Parameter des Insassen erfasst werden, wie insbesondere die Körpergröße des jeweiligen Insassen und/oder der Bekleidungszustand des jeweiligen Insassen, und hieraus der aktuelle Heizbedarf des sich auf einem Fahrzeugsitz mit Temperierbereich befindlichen Insassen des Fahrzeugs abgeleitet werden.

Beispielsweise kann davon ausgegangen werden, dass der Heizbedarf im Beinbereich bei einem Insassen des Fahrzeugs mit kurzen Hosen geringer ist als bei einem Insassen des Fahrzeugs mit langen Hosen oder dass der Heizbedarf bei einem Insassen des Fahrzeugs mit Jacke größer ist als bei einem Insassen des Fahrzeugs ohne Jacke.

Vorteilhafterweise kann mit der vorgestellten Erfindung durch Berücksichtigung unterschiedlicher Einflussgrößen auf den aktuellen Heizbedarf eines Insassen des Fahrzeugs und der hieraus vorgegebenen Heizleistung von Flächenheizelementen, ein hoher thermischer Komfort für die Insassen des Fahrzeugs realisiert werden und damit eine angenehme Umgebung für die Insassen des Fahrzeugs geschaffen werden. Da die Heizleistung individuell für die Insassen des Fahrzeugs und optimal für den jeweiligen Anwendungsfall beziehungsweise die aktuellen Randbedingungen im Innenraum des Fahrzeugs vorgegeben wird, kann der Innenraum eines Fahrzeugs sehr effizient und energiesparend vorzugsweise punktuell beheizt werden, was insbesondere auch bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen für dessen Reichweite von hoher Relevanz ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung mit den beiden Figuren.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Dabei zeigt:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung des Innenraums eines Fahrzeugs mit einem Vordersitz des Fahrzeugs und einem Insassen des Fahrzeugs und

Fig. 2 Eine weitere schematische Darstellung des Innenraums eines Fahrzeugs mit einem Vordersitz des Fahrzeugs und einem Insassen des Fahrzeugs.

Die Figur 1 und die Figur 2 zeigen jeweils eine Prinzipdarstellung eines Teilbereichs des Innenraums 1 eines Fahrzeugs mit einem sich im Fondbereich 3 des Fahrzeugs auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs befindlichen Insassen 2.

Die in den beiden Figuren dargestellten Insassen 2 auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs besitzen eine unterschiedliche Körpergröße: der in der Figur 1 dargestellte Insasse 2 auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs ist relativ groß, so dass sich auch die Beine 5 des Insassen 2 relativ nahe an der Rückenlehne 6 eines Vordersitzes 7 des Fahrzeugs befinden, d.h. in einem geringen Abstand 8 zur Rückenlehne 6 eines Vordersitzes 5 des Fahrzeugs; der in der Figur 2 dargestellte Insasse 2 auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs ist dagegen relativ klein, so dass sich auch die Beine 5 des Insassen 2 relativ weit entfernt von der Rückenlehne 6 eines Vordersitzes 7 des Fahrzeugs befinden, d.h. in einem großen Abstand 9 zur Rückenlehne 6 eines Vordersitzes 5 des Fahrzeugs.

An bestimmten Positionen im Innenraum 1 des Fahrzeugs sind an Interieurbauteilen des Fahrzeugs benachbart zu den Fahrzeugsitzen 4, 7 des Fahrzeugs Flächenheizelemente 11 angeordnet, deren Strahlungsflächen vorzugsweise auf den jeweiligen Fahrzeugsitz 4, 7 des Fahrzeugs hin gerichtet sind.

Zur Vorgabe eines Temperierbereichs 10 für den Fondsitz 4 und damit zur individuellen Erwärmung eines bestimmten Bereichs für den Insassen 2 im Fondbereich 3 des Fahrzeugs beziehungsweise für den sich auf dem Fondsitz 4 des Fahrzeugs befindlichen Insassen 2, ist auf der Rückenlehne 6 des Vordersitzes 7 des Fahrzeugs ein Flächenheizelement 11 vorgesehen, das beispielsweise im Lehnenspannteil 12 in der Rückenlehne 6 des Vordersitzes 5 des Fahrzeugs integriert ist. Zur individuellen Vorgabe der Heizleistung für den Insassen 2 auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs, beispielsweise durch ein Steuergerät des Fahrzeugs, wird der Abstand vom Flächenheizelement 11 zu bestimmten Körperteilen des sich auf dem Fondsitz 4 des Fahrzeugs befindlichen Insassen 2 bestimmt, beispielsweise unter anderem der Abstand 8, 9 vom Flächenheizelement 11 zu den Beinen 5 des Insassen 2 auf einem Fondsitz 4 des Fahrzeugs. Diese Bestimmung des Abstands 8, 9 vom Flächenheizelement 11 zu den Beinen 5 des Insassen 2 kann beispielsweise durch eine optische Kamera erfolgen, die beispielsweise im Bereich des Fahrzeugdachs angeordnet ist, beispielsweise im Dachhimmel des Fahrzeugs integriert ist, oder die im Bereich der Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet ist.

Da dieser Abstand 8 vom Flächenheizelement 11 zu den Beinen 5 des Insassen 2 bei einem relativ großen Insassen 2 recht gering ist (siehe Figur 1), kann auch die in einem Bereich von 150 W bis zu 300 W einstellbare Heizleistung des Flächenheizelements 11 zur Erwärmung des Beinbereichs des Insassen 2 mit einem niedrigen Wert vorgegeben werden, beispielsweise mit einem Wert von 180 W.

Da andererseits dieser Abstand 9 vom Flächenheizelement 11 zu den Beinen 5 des Insassen 2 bei einem relativ kleinen Insassen 2 recht groß ist (siehe Figur 2), sollte auch die Heizleistung des Flächenheizelements 11 zur Erwärmung des Beinbereichs des Insassen 2 in diesem Falle mit einem hohen Wert vorgegeben werden, beispielsweise bei einer in einem Bereich von 150 W bis zu 300 W einstellbaren Heizleistung des Flächenheizelements 11 mit Wert von 250 W.