用于机动车辆的辐射加热系统的制作方法

本文总体上涉及机动车辆设备领域，并且更具体地，涉及一种辐射加热系统，该辐射加热系统当在机动车辆已经在低温条件下过夜时提供快速且有效的辐射热以使机动车辆的乘员暖和。

背景技术：

标准的机动车辆暖通空调(heating,ventilatingandairconditioning，hvac)系统通过使空气循环通过加热器芯来加热，其中空气与从机动车辆发动机循环的冷却剂处于热交换关系。机动车辆在低温条件下长时间静止之后，发动机冷却剂冷却到环境温度并且需要相当长的时间才能充分加热以向由hvac系统循环的空气提供热量。此外，加热的空气必须首先加热管道并且与机动车辆的乘客舱中的所有冷空气混合，然后为机动车辆乘员提供显著的加热感觉。这种延迟会引起乘员的不满。

此外，应当理解的是影响燃料经济性的低效率目前被构建到内燃发动机中以满足温度目标(例如，火花延迟)。在寒冷环境中加热电动车辆中的空气需要使用一些行驶范围来加热车辆。此外，虽然机动车辆可以配备有正温度系数(positivetemperaturecoefficient，ptc)加热器，其在许多条件下将在发动机冷却剂之前达到空气加热温度，但是这种加热器仍然需要时间来加热机动车辆的乘客舱中的空气。

本文涉及一种处理并解决了这些问题的用于机动车辆的新的和改进的辐射加热系统。这种系统通过红外辐射快速有效地将热量传递给乘员。因此，即使在机动车辆中的空气保持冷却时也提供温暖的感觉。

技术实现要素：

根据本文所述的目的和益处，用于机动车辆的辐射加热系统包含第一表面和第一ir加热元件，该第一表面配置为朝向机动车辆乘员反射红外(infrared，ir)辐射，该第一ir加热元件定向为朝向第一表面引导ir辐射，因此上述机动车辆乘员通过从第一ir加热元件发射的ir辐射间接地加热。

第一表面可以包括ir反射层。该ir反射层可选自包括ir反射涂层、ir反射膜及其组合的组。

第一表面可以是挡风玻璃并且第一ir加热元件可以承载在机动车辆的仪表板的上表面上。在另一个可行的实施例中，第一表面可以是后窗并且第一ir加热元件可以承载在机动车辆后座后面的后窗台上。在又一个可行的实施例中，第一表面可以是车顶内衬并且ir加热元件可以承载在机动车辆的头枕上。在又一个可行的实施例中，第一表面可以是侧门窗并且ir加热元件可以承载在机动车辆的头枕上。

辐射加热系统还可以包括第二表面以及第二ir加热元件，该第二表面配置为朝向机动车辆乘员反射ir辐射，该第二ir加热元件被定向为朝向第二表面引导ir辐射，由此机动车辆乘员由从第二ir加热元件发射的ir辐射间接加热。在一个可行的实施例中，第一表面可以是挡风玻璃，第二表面可以是内顶结构衬里，第一ir加热元件可以承载在仪表板的上表面上并且第二ir加热元件可以承载在头枕上。在另一个可行的实施例中，第一表面是挡风玻璃，第二表面是侧门窗，第一ir加热元件承载在仪表板的上表面上并且第二ir加热元件承载在头枕上。

在又一个可行的实施例中，第二表面可以配置为朝向第二机动车辆乘员反射ir辐射，并且第二ir加热元件可以被定向成将ir辐射朝向第二表面引导，由此第二机动车辆乘员由从第二ir加热元件发射的ir辐射间接地加热。在这样的实施例中，第一表面可以是挡风玻璃，第二表面可以是后窗，第一ir加热元件可以承载在仪表板的上表面上以及第二ir加热元件可以承载在后排座椅后面的后窗台上。

在另一个可行的实施例中，第一表面可以是车顶内衬。第二表面可以是后窗，第一ir加热元件可以承载在头枕上以及第二ir加热元件可以承载在后窗台上。在又一个可行的实施例中，第一表面可以是侧门窗，第二表面可以是后窗，第一ir加热元件可以承载在头枕上以及第二ir加热元件可以承载在后窗台上。

在另一个可行的实施例中，辐射加热系统还包括第三表面和第三ir加热元件，该第三表面配置为朝向第二机动车辆乘员反射ir辐射，该第三ir加热元件定向成朝向第三表面引导ir辐射，由此第二机动车辆乘员由从第三ir加热元件发射的ir辐射间接地加热。在这样的实施例中，第一表面可以是挡风玻璃，第二表面可以是车顶内衬，第三表面可以是后窗，第一ir加热元件可以承载在仪表板的上表面上，第二ir加热元件可以承载在头枕上并且第三ir加热元件可以承载在后窗台上。

在替代实施例中，第一表面可以是挡风玻璃，第二表面可以是侧门窗，第三表面可以是后窗以及第一ir加热元件可以承载在仪表板的上表面上，而第二ir加热元件承载在头枕上以及第三ir加热元件承载在后窗台上。此外，第一表面、第二表面和第三表面都可以包括ir反射层。

根据又一方面，一种用于机动车辆的辐射加热系统包括第一表面、第二表面和ir加热元件，其中ir加热元件定向成将ir辐射引向第一表面，第一表面定向为朝向第二表面反射ir辐射，并且第二表面定向成朝向机动车辆乘员反射ir辐射。在这样的实施例中，第一表面可以包括第一ir反射层以及第二表面可以包括第二ir反射层。第一ir反射层和第二ir反射层可以选自包括ir反射涂层、ir反射膜、ir反射材料(例如银、金、铜等)以及它们的组合的组。在一些实施例中，第二表面可以是凹面，以将反射的ir辐射的加热效应集中在较小的区域上。在其他实施例中，第二表面可以是凸面，以将ir辐射扩展到更大的区域上。在一个示例性实施例中，第一表面可以是后窗，第二表面可以是枢转地附接到机动车辆的内顶结构的专用反射器，并且ir加热元件可以承载在后窗台上。

根据本发明，提供一种用于机动车辆的辐射加热系统，包含：

第一表面，该第一表面配置为朝向机动车辆乘员反射ir辐射；以及

第一ir加热元件，该第一ir加热元件定向成朝向第一表面引导ir辐射，由此机动车辆乘员由从第一ir加热元件发射的ir辐射间接地加热。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面包括ir反射层。

根据本发明的一个实施例，其中ir反射层选自包括ir反射涂层、ir反射膜、ir反射材料及其组合的组。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是挡风玻璃并且第一ir加热元件承载在机动车辆的仪表板的上表面上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是后窗，并且第一ir加热元件承载在机动车辆的后窗台上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是车顶内衬或车顶玻璃，以及ir加热元件承载在机动车辆的头枕上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是侧门窗，以及ir加热元件承载在机动车辆的头枕上。

根据本发明的一个实施例，该辐射加热系统还包括第二表面和第二ir加热元件，第二表面配置为朝向机动车辆乘员反射ir辐射，第二ir加热元件定向为朝向第二表面引导ir辐射，由此机动车辆乘员由从第二ir加热元件发射的ir辐射间接地加热。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是挡风玻璃，第二表面是内顶结构衬里、车顶结构、车顶玻璃或其组合，第一ir加热元件承载在仪表板的上表面上以及第二ir加热元件承载在头枕上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是挡风玻璃，第二表面是侧门窗，第一ir加热元件承载在仪表板的上表面上，以及第二ir加热元件承载在头枕上。

根据本发明的一个实施例，该辐射加热系统还包括第二表面和第二ir加热元件，第二表面配置为朝向第二机动车辆乘员反射ir辐射，以及第二ir加热元件定向成朝向第二表面引导ir辐射，由此第二机动车辆乘员由从第二ir加热元件发射的ir辐射间接地加热。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是挡风玻璃，第二表面是后窗，第一ir加热元件承载在仪表板的上表面上，以及第二ir加热元件承载在后窗台上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是车顶内衬，第二表面是后窗，第一ir加热元件承载在头枕上，第二ir加热元件承载在后窗台上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是侧门窗，第二表面是后窗，第一ir加热元件承载在头枕上，以及第二ir加热元件承载在后窗台上。

根据本发明的一个实施例，该辐射加热系统还包括第三表面和第三ir加热元件，第三表面配置为朝向第二机动车辆乘员反射ir辐射，以及第三ir加热元件定向成朝向第三表面引导ir辐射，由此第二机动车辆乘员由从第三ir加热元件发射的ir辐射间接地加热。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是挡风玻璃，第二表面是车顶内衬，第三表面是后窗，第一ir加热元件承载在仪表板的上表面上，第二ir加热元件承载在头枕上以及第三ir加热元件承载在后窗台上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是挡风玻璃，第二表面是侧门窗，第三表面是后窗，第一ir加热元件承载在仪表板的上表面上，第二ir加热元件承载在头枕上以及第三ir加热元件承载在后窗台上。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面、第二表面和第三表面都包括ir反射层。

根据本发明，提供一种用于机动车辆的辐射加热系统，包含：

第一表面；

第二表面；以及

ir加热元件，其中ir加热元件定向成朝向第一表面引导ir辐射，第一表面定向成朝向第二表面反射ir辐射，以及第二表面定向成朝向机动车辆乘员反射ir辐射。

根据本发明的一个实施例，其中第一表面是后窗，第二表面是枢转地、平移地或其组合地附接到内顶结构的专用反射器，并且ir加热元件承载在后窗台上。

在以下描述中，示出并描述了辐射加热系统的若干优选实施例。应该认识到，辐射加热系统能够具有其他不同的实施例，并且其若干细节能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不脱离所附权利要求中阐述和描述的辐射加热系统。因此，附图和描述本质上应被视为说明性的而非限制性的。

附图说明

这里包含的并形成本说明书的一部分的附图图示了辐射加热系统的若干方面，并且与说明书一起用于解释本发明的某些原理。在附图中；

图1是辐射加热系统的第一可行实施例的示意性侧视图；

图2是辐射加热系统的第二可行实施例的示意性侧视图；

图3是用于机动车辆的辐射加热系统的第三可行实施例的示意性侧视图；

图4是用于机动车辆的辐射加热系统的第四可行实施例的示意性侧视图；

图5是用于机动车辆的辐射加热系统的第五可行实施例的示意性侧视图；

图6是用于机动车辆的辐射加热系统的第六可行实施例的示意性正视图；

图7是用于机动车辆的辐射加热系统的第七可行实施例的示意性侧视图；

现在将详细参考辐射加热系统的目前优选实施例，其示例在附图中所示。

具体实施方式

现在参考附图，其示出了用于机动车辆的辐射加热系统10的多个实施例。有利地，辐射加热系统10的任何实施例能够通过从适于向乘员反射ir能量的各种镜面反射的红外辐射来提供机动车辆乘员o的快速时间恒定加热。

图1示出了辐射加热系统10的第一可行的实施例。图1的辐射加热系统10包括连接到控制器14的第一ir加热元件12。控制器14可以包含根据适当的控制软件的指令操作的计算设备，例如专用微处理器或电子控制单元(electroniccontrolunit，ecu)。因此，控制器14可以包含都通过通信器总线彼此通信的一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个网络接口。

在所示实施例中，ir加热元件12包含第一部分16、第二部分18和第三部分20，其中每个部分的强度可以由控制器14根据适当的控制算法或由操作员输入的预定设置自动改变。如图所示，ir加热元件12承载在仪表板22的上表面上并且朝向挡风玻璃24定向。挡风玻璃24包括第一表面26，该第一表面26配置为将从ir加热元件12发射的ir辐射朝向挡风玻璃24反射到坐在驾驶员座椅28上的机动车辆乘员o。注意表示ir辐射所遵循的路径的动作箭头。

为此，第一表面26是适于反射ir能量的红外镜面。因此，第一表面26可以包括ir反射层。该ir反射层可以选自包括ir反射涂层、ir反射膜、ir反射材料(例如银、金、铜等)以及它们的组合的组。应当理解，图1中所示的辐射加热系统10用于通过从第一ir加热元件12发射并且从挡风玻璃24的第一表面26反射的ir辐射间接地加热机动车辆乘员o。

现在参考图2，其示出了辐射加热系统30的替代实施例，该辐射加热系统30还包括ir加热元件32，该ir加热元件32包括安装在仪表板40的上表面中的第一部分34、第二部分36和第三部分38。

在图1的实施例中，挡风玻璃24的第一表面26大体上是平面的，从而将从ir加热元件12在垂直方向朝向挡风玻璃24发射的ir辐射水平地朝向乘员反射。相反，在图2的实施例中，挡风玻璃46的第一表面44的上部42是弯曲的以便形成凹面。结果，从ir加热元件32发射的ir辐射如动作箭头所示的被第一表面44反射。

值得注意的是，在图1所示的辐射加热系统10的第一实施例中，从ir加热元件12的第一部分16发射的ir辐射被引向机动车辆乘员的前额f，而从加热元件的第二部分18发射的ir辐射被引向乘员的面部fa，以及从ir加热元件的第三部分20发射的ir辐射朝向乘员的手/上部躯干h反射。相反，在辐射加热系统30的图2实施例中，来自ir加热元件32的第一部分34和第三部分38的ir辐射朝向机动车辆乘员o的手/上身h反射，而来自ir加热元件32的第二部分36的ir辐射朝向乘员o的面部fa和前额f反射。

应当理解，控制器14可以调节相应ir加热元件12、32的每个部分16、18、20或34、36、38的强度，以最大化机动车辆乘员o每个加热区(即前额f、面部fa和手/上部躯干h)的舒适度。在一些实施例中，控制器14可以针对每个机动车辆乘员o的定制的设置进行预编程。辐射加热系统10、30的每个实施例还可以允许根据需要手动调节ir加热元件12、32的各个部分16、18、20或34、36、38。

图3示出了辐射加热系统50的又一可行实施例，该辐射加热系统50包括具有第一部分54和第二部分56的ir加热元件52。ir加热元件52再次安装在仪表板58的顶部处。如图所示，由于ir加热元件52的第一部分54和第二部分56相对于挡风玻璃62的第一或镜面60的角度取向，从第一部分54发射的ir辐射朝向机动车辆乘员o的前额f和面部fa反射，而从ir加热元件52的第二部分56发射的ir辐射朝向机动车辆乘员的手/上部躯干h反射。

现在参考图4，其示出了辐射加热系统70的又一可行实施例。辐射加热系统70的该实施例包括就如图1所示的在仪表板22的上表面中具有三个部分16、18、20的ir加热元件12。另外，辐射加热系统70包括承载在车辆座椅76的头枕74上的第二ir加热元件72。从第二ir加热元件72发射的ir辐射被引向设置在车顶内衬的第二表面78。第二表面78是适于将ir能量反射到位于方向盘82上的乘员o的手h上的红外镜面。

图5示出了另一个可行实施例，其中辐射加热系统90包括在仪表板40的上表面中具有用于引导ir辐射离开挡风玻璃46的第一或镜面表面44的三个部分34、36、38的ir加热元件32，正如图2实施例中所示。此外，辐射加热系统90包括第二ir加热元件92，第二ir加热元件92承载在机动车辆座椅96的头枕94上并且适于朝向车顶内衬或车顶玻璃100上的第二表面98发射ir辐射。第二表面98包含适于将从第二ir加热元件92发射的ir能量反射到机动车辆乘员o的头部he的顶部的红外镜面。

图4和5中所示的辐射加热系统70、90的任一个实施例可以包括第三ir加热元件102。如图6所示，第三ir加热元件102设置在头枕104的侧面上。从第三ir加热元件102发射的ir辐射被导向侧门窗108的第三镜面106。第三表面106是红外镜面，适于朝向机动车辆乘员o的头部和颈部he反射来自第三ir加热元件102的ir辐射。

如图7所示，第三ir加热元件110承载在后座椅114和乘员o后面的后窗台112上。在所示实施例中，第三ir加热元件110包含第一部分116和第二部分118，第一部分116和第二部分118连接到为每个部分提供单独的强度控制的控制器120。如图所示，由第三ir加热元件110的第一部分116和第二部分118发射的ir辐射从后窗台112朝向后窗122向上引导。后窗122包括配置为红外镜面的第三表面124，以反射ir能量，其中该ir能量的一部分能量被引导到头枕126上到达乘员o的头部he的后部，而该ir能量的第二部分朝向第四表面128反射。

在所示实施例中，第四表面128是专用反射器130的红外镜面，其通过枢轴134可枢转地安装到机动车辆的内顶结构132，从而使其角度地可调节以在朝向乘员o的任何所需位置引导ir辐射。如图7所示，第二表面128是凸面，从而当辐射从表面朝向机动车辆乘员反射时向外扩散辐射。

附图中示出的辐射加热系统10、30、50、70和90的各种实施例仅是ir加热元件12、32、52、72、92、102、110的几乎无限可能组合的几个有限示例。因此，应当理解的是附图中所示的辐射加热系统10、30、50、70、90不限于ir加热元件12、32、52、72、92、102、110的范围和大体上任何组合，可以设置ir加热元件12、32、52、72、92、102、110以快速且有效地加热坐在驾驶员座椅、前排乘客座椅或后座椅区域中的任何位置的机动车辆的乘员。

类似地，应当理解的是ir加热元件12、32、52、72、92、102、110和用于朝向乘员o反射来自加热元件的ir能量的配合的镜面26、44、60、78、98、106、124、128成角度地布置，以提供乘员所需的间接加热，同时保持来自机动车辆的最佳可能视线，并且如果需要将ir加热元件定位在那些乘员的可达范围之外。

ir加热元件12、32、52、72、92、102、110中的任何一个可以包括由ir透明介质制成的装饰性外表面层。此外，ir加热元件12、32、52、72、92、102、110可以利用具有低热电导率的绝缘介质安装在头枕74、94或104和仪表板22、40或58或者后窗台112中或头枕74、94或104和仪表板22、40或58或者后窗台112上。

中长ir光谱中的所有镜面26、44、60、78、98、106、124、128可以包括但不限于铂、金、银、铜、铝、不锈钢和二氧化钛。它们可以具有抛光或哑光效果。表面26、44、60、78、98、106、124、128可以是平面、具有聚焦或分散ir能量的能力的凸面或凹面。根据具体应用，可以使用其他不规则或组合的凸面和凹面。

表面也可以是明显透明的(诸如例如当表面位于挡风玻璃24、42或62、侧门窗108或后窗122上时)、漫反射的或明显不透明的。

在挡风玻璃24、42或62、侧门窗108和后窗122上可以使用许多涂层系统，上述涂层系统在电磁光谱的中红外部分提供高可见光透射率和高反射率。这些涂层系统包括掺杂的金属氧化物，例如为增强化学和机械耐久性的锡掺杂的氧化铟(tin-dopedindiumoxide，ito)、氟掺杂的氧化锡以及夹在氧化物、氮化物和氮氧化物层之间的更复杂的ito涂层。这种涂层可以从法国圣戈班安全玻璃公司(saint-gobainsekurit)和其他来源获得。

还可获得基于银的附加ir反射涂层。在美国专利6,445,503中公开了这种银基涂层的实例。

图7中所示的专用反射器130的镜面的第三表面124可以覆盖有对ir光谱透明的用于造型和保护表面的介质。这些材料包括(1)无机物(诸如硅氧烷片、硅氧烷气凝胶、锗、硒化锌、硫化锌和溴化钾)以及(2)朝向辐射板网筛的一侧的低ir吸收性材料。

应该显而易见的是，每个ir加热元件12、32、52、72、92、102、110可以包括一个或多个部分16、18、20或甚至一个或多个独立的加热元件，其中由控制器14通过操纵每个部分或加热元件的驱动功率和/或控制加热元件的数量来控制的ir辐射的强度。ir加热元件12、32、52、72、92、102、110可以可调节地安装并且手动或机械地致动以瞄准不同的位置，以便提供加热到所需位置。

为了说明和描述的目的已经提出前述内容。其不是为了穷举或将实施例限制到所公开的准确形式。依据上述教导，明显修改及改变是可能的。当按照权利要求公平、合法和公正地享有的广度解释时，所有这些修改和改变均在所附权利要求的范围内。