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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Heizsystem mit einer
Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems, das
eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten aufweist, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
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Brennstoffbetriebene
Heizgeräte
sind in der Regel für
den maximalen Heizleistungsbedarf ausgelegt. Sie können beispielsweise
für eine
maximale Heizleistung von 2 kW, 4 kW, 6 kW oder 10 kW sowie für eine Versorgungsspannung
von 12 V und/oder 24 V ausgelegt sein. Bei einfachen brennstoffbetriebenen
Heizgeräten
ist deren Heizleistung lediglich in zwei Stufen, insbesondere Volllast
und Aus, oder in drei Stufen, insbesondere Volllast, einer vorbestimmten
Teillast (z. B. 50% der maximalen Heizleistung) und Aus, einstellbar.
Bei aufwändigeren
brennstoffbetriebenen Heizgeräten
ist deren Heizleistung in einem modulierenden Betrieb einstellbar,
was bedeutet, dass die Heizleistung zwischen einem unteren Grenzwert
(z. B. 30% der maximalen Heizleistung) bis zu der maximalen Heizleistung
kontinuierlich steuerbar ist. Dabei besteht allgemein bei brennstoffbetriebenen
Heizgeräten
die Problematik, dass deren Heizleistung nicht über einen beliebig großen Bereich
kontinuierlich verstellbar ist. Vielmehr zeigen Brenner, wenn sie
in Bereichen deutlich unterhalb und/oder oberhalb ihres optimalen
Arbeitspunktes betrieben werden, schlechte Brennwerte, eine kürzere Lebensdauer
und ein instabiles Brennverhalten.
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Heizsysteme
für mobile
Anwendungen (im Folgenden: mobile Heizsysteme) werden unter anderem
zur Beheizung von Innenräumen
sowie von teiloffenen Räumen
eingesetzt. Wird hierzu ein einzelnes, brennstoffbetriebenes Heizgerät eingesetzt, dessen
Heizleistung ausreichend für
den maximalen Heizleistungsbedarf des zu beheizenden Raumes ausgelegt
ist, so ist in der Regel auch der untere Grenzwert der bereitstellbaren
Heizleistung vergleichsweise hoch. Dadurch ist der Arbeitsbereich,
in dem die jeweilige Heizleistung des Heizgerätes kontinuierlich einstellbar
ist, relativ klein. Ferner ist bei dem Einsatz eines einzelnen Heizgerätes in der
Regel erforderlich, dass Luftführungsteile
für eine gleichmäßige Verteilung
der Wärme
innerhalb des zu beheizenden Raumes vorgesehen werden. Darüber hinaus
ist problematisch, dass keine Redundanz vorhanden ist. Fällt beispielsweise
ein Brenner, ein Glühstift,
etc. des Heizgerätes
aus, so führt
dies zum Totalausfall und es kann (zumindest vorübergehend) keine Heizleistung
mehr bereitgestellt werden.
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In
mobilen Heizsystemen wird teilweise auch eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen
Heizgeräten
parallel eingesetzt. Die einzelnen Heizgeräte können dabei als Standard-Heizgeräte ausgebildet sein.
Die maximale Heizleistung des Heizsystems kann durch Auswahl einer
geeigneten Anzahl von Heizgeräten
an den jeweiligen Bedarf angepasst werden. In einer einfachen Ausführung erfolgt
die Regelung der Heizleistung der einzelnen Heizgeräte jeweils
unabhängig
voneinander in Abhängigkeit
von der Ist-Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Temperatur. Je nach
Ausführung
der jeweiligen Heizgeräte
werden diese auf einer der vorbestimmten Stufen (siehe oben) oder
in einem modulierenden Betrieb (Heizleistung ist zwischen dem unteren Grenzwert
und der maximalen Heizleistung kontinuierlich verstellbar) betrieben.
Dabei besteht die Problematik, dass die einzelnen Heizgeräte bei einem niedrigen
Heizleistungsbedarf intermittierend betrieben werden müssen. Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn der Heizleistungsbedarf niedriger
als eine Heizleistung ist, die durch sämtliche Heizgeräte des mobilen
Heizsystems in ihrer jeweils niedrigsten Stufe bzw. an ihrem unteren
Grenzwert der bereitstellbaren Heizleistung geliefert wird. In einem
intermittierenden Betrieb werden die einzelnen Heizgeräte wechselnd
ein- und ausgeschaltet. Solch ein Ein- und Ausschalten führt zu Temperaturschwankungen
in dem jeweils zu beheizenden Raum und damit zu Komforteinbußen.
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Werden
beispielsweise vier brennstoffbetriebene Heizgeräte, die jeweils in einem Bereich
von 1,5 kW (unterer Grenzwert der Heizleistung) bis zu 5 kW (maximale
Heizleistung) kontinuierlich verstellbar sind, gemäß der oberhalb
beschriebenen, einfachen Ausführung
zu einem mobilen Heizsystem kombiniert, so ist ein modulierender
Betrieb in einem Heizleistungsbereich von 6 kW bis 20 kW möglich. Ist
der Heizleistungsbedarf geringer als 6 kW (unterer Grenzwert der
bereitstellbaren Heizleistung), so muss das mobile Heizsystem intermittierend
betrieben werden.
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In
der Druckschrift
DE
44 47 559 C2 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Aufladesteuervorrichtung
für eine
Speicherheizgeräteanlage
beschrieben. Bei der Speicherheizgeräteanlage ist wenigstens ein Speicherheizgerät mit einem
Zentralsteuergerät
zur Übermittlung
von Nachrichten gekoppelt.
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In
der Druckschrift
DE
100 25 713 A1 ist ein Heizsystem beschrieben, das mindestens
ein, mittels einer ersten Energiequelle betriebenes erstes Heizgerät, mindestens
ein, mittels einer zweiten Energiequelle betriebenes zweites Heizgerät, eine
Steueranordnung und eine Detektoranordnung aufweist. Über die
Detektoranordnung werden Betriebsparameter des Heizsystems erfasst
und die Steueranordnung steuert den Betrieb der Heizgeräte basierend
auf den erfassten Betriebsparametern.
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In
der Druckschrift
DE
10 2004 059 149 A1 ist eine brennstoffbetriebene Kraftfahrzeugheizung beschrieben,
die mindestens zwei Brenner aufweist. Dabei kann diesen Brennern
eine gemeinsame Steuerungs-/Regelungseinrichtung zugeordnet sein, durch
die eine kontinuierliche Einstellung der Heizleistung der beiden
Brenner durchführbar
ist. Die Anwendung solch einer gemeinsamen Steuerungs-/Regelungseinrichtung
führt zu
erhöhten
Kosten und einem zusätzlichen
Verkabelungsaufwand. Tritt in der gemeinsamen Steuerungs-/Regelungseinrich tung ein
Fehler auf, so führt
dies in der Regel zum Ausfall der gesamten Kraftfahrzeugheizung.
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Demgemäß besteht
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein mobiles Heizsystem
sowie ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems bereitzustellen,
durch das die Heizleistung in einem großen Bereich regelbar ist und
das einfach an eine jeweils geforderte, maximale Heizleistung anpassbar
ist.
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Die
Aufgabe wird durch ein mobiles Heizsystem gemäß Anspruch 1 sowie durch ein
Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems gemäß Anspruch
11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Heizsystem, das eine
Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten, die über ein Bussystem miteinander
in Kommunikationsverbindung stehen, aufweist. Das Heizsystem ist
dabei derart eingerichtet, dass sich beim Starten des Heizsystems
basierend auf vorbestimmten Regeln (bzw. Algorithmen) eines der
Heizgeräte
als Master bezüglich
der Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräten konfiguriert
und das/die verbleibende(n) Heizgerät(e) jeweils als Slave(s) konfiguriert wird/werden.
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Durch
die Anwendung einer Mehrzahl von Heizgeräten ist aufgrund der bereitgestellten
Redundanz die Verfügbarkeit
des mobilen Heizsystems erhöht.
Bei einem Ausfall von einem der Heizgeräte kann weiterhin Heizleistung
bereitgestellt werden. Selbst dann, wenn das Heizgerät, das bisher
als Master eingesetzt wurde, bezüglich
seiner Heizfunktion ausfällt,
kann der Master in der Regel weiterhin zur Ansteuerung der Slaves
eingesetzt werden. Ferner wird eine Steuerung der Heizleistung des
Heizsystems über
einen großen
Bereich ermöglicht,
wobei die einzelnen Heizgeräte
im Bereich oder in der Nähe
ihres optimalen Arbeitspunktes betreibbar sind.
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Gemäß der Erfindung
konfiguriert sich eines der Heizgeräte als Master bezüglich der
Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräten (Slaves).
Unter dem Master-Slave-Prinzip wird in diesem Zusammenhang ein Prinzip
verstanden, bei dem der Master einen oder mehrere Slaves derart
ansteuert, dass er deren Verhalten (zumindest teilweise) bestimmt.
Bei der vorliegenden Erfindung bestimmt der Master das Verhalten
der Sla ves zumindest bezüglich
der Erbringung von Heizleistung durch die einzelnen Slaves. Insbesondere
kann der Master bei niedrigem Heizleistungsbedarf einzelne Slaves
ansteuern, dass diese vollständig
ausgeschaltet werden, während
ein oder mehrere Slave(s) im Bereich ihres optimalen Arbeitspunktes
betrieben werden. Bei hohem Heizleistungsbedarf kann der Master
wiederum weitere Slaves derart ansteuern, dass diese zugeschaltet
werden. Die Zuweisung von „Master” und „Slave”, wie sie
oberhalb angegeben ist, kann, muss aber nicht zwingend mit einen
Bus-Master und einem Bus-Slave bezüglich des Bussystems übereinstimmen.
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Unter
einer „Konfiguration
als Master” wird insbesondere
das Erkennen des betreffenden Heizgerätes, dass es als Master zu
konfigurieren ist und die Einrichtung des betreffenden Heizgerätes derart, dass
es die Ansteuerung der weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen
Heizgeräte
vornehmen kann, verstanden. Eine Ansteuerung der weiteren, an dem
Bussystem angeschlossenen Heizgeräte umfasst insbesondere, dass
der Master das Verhalten der Slaves zumindest bezüglich der
Erbringung von Heizleistung bestimmt. Dies kann beispielsweise durch Übermittlung
einer Heizleistungsvorgabe an die Slaves erfolgen. Gegebenenfalls
kann die Ansteuerung auch noch weitere Funktionen umfassen. Unter
einer „Konfiguration
als Slave” wird
insbesondere das Erkennen, dass das betreffende Heizgerät als Slave
zu konfigurieren ist und die Einrichtung des betreffenden Heizgerätes derart,
dass es von einem Master ansteuerbar ist, verstanden. Vorzugsweise sind
die jeweiligen Heizgeräte
im Übrigen
bereits parametriert, so dass weitere Parameter, die beispielsweise
Einstellungen eines Brenners des Heizgerätes betreffen, bereits voreingestellt
sind.
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Durch
die Konfiguration eines der Heizgeräte als Master ist eine separate
Regelungs- oder Steuerungseinrichtung nicht erforderlich. Vorzugsweise
ist solch eine separate Regelungs- oder Steuereinrichtung auch nicht vorgesehen.
Durch die automatisierte Konfiguration der Heizgeräte als Master
bzw. Slaves ist die manuelle Vornahme solch einer Konfiguration
durch einen Benutzer nicht erforderlich. Insbesondere kann eine
variable Anzahl von Heizgeräten bausatzartig
kombiniert werden, ohne dass hierzu durch einen Benutzer jeweils
eine aufwändige
Konfiguration des erhaltenen Heizsystems durchgeführt werden
muss.
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Unter
einem mobilen Heizsystem wird in dem vorliegenden Zusammenhang ein
Heizsystem verstanden, das für
den Einsatz in mobilen Anwendungen ausgelegt und dementsprechend
angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere, dass es transportabel ist
(ggf. in einem Fahrzeug eingebaut oder lediglich für den Transport
darin untergebracht) und nicht ausschließlich für einen dauerhaften, stationären Einsatz,
wie es beispielsweise bei der dauerhaften Installation einer Gebäudeheizung
in einem Gebäude der
Fall ist, ausgelegt ist. Das mobile Heizsystem ist insbesondere
zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise eines
Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines teiloffenen Raumes,
wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten, aufzufinden
ist, ausgelegt. Ferner kann das mobile Heizsystem auch vorübergehend
stationär
eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern, wie
beispielsweise Baucontainern, etc.. Vorzugsweise ist das mobile
Heizsystem für
eine maximale Heizleistung von 10 kW und mehr ausgelegt.
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Die
Schritte der Konfiguration als Master bzw. Slave sowie die weiteren,
in Bezug auf das erfindungsgemäße mobile
Heizsystem und Verfahren erläuterten
Schritte werden jeweils automatisiert, d. h. ohne menschliches Eingreifen,
durchgeführt.
Hierzu ist in den einzelnen Heizgeräten vorzugsweise eine Prozessoreinheit,
wie beispielsweise eine CPU (Central Processing Unit), etc. vorgesehen.
Unter einer Mehrzahl von Heizgeräten
werden insbesondere zwei oder mehr Heizgeräte verstanden. Wird das mobile
Heizsystem durch nur zwei Heizgeräte gebildet, so ist nur ein
Heizgerät
als Slave vorgesehen. Auf diese Möglichkeit wird im Folgenden
nicht jedes Mal explizit durch die zusätzliche Verwendung der Singularform
in Bezug auf die Slave-Heizgeräte
hingewiesen. Soweit es technisch sinnvoll ist, ist die Singularform
jeweils mit umfasst, wenn die Pluralform in Bezug auf die Slaves
verwendet wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist das Heizsystem derart eingerichtet,
dass sich die verbleibenden Heizgeräte basierend auf den vorbestimmten
Regeln selbst als Slave konfigurieren. Dies bedeutet, dass die Heizgeräte derart
angepasst sind, dass sie basierend auf den vorbestimmten Regeln
erkennen, ob sie als Slave zu konfigurieren sind, und dass sie sich
gegebenenfalls selbst als Slave konfigurieren. Alternativ kann auch
vorgesehen sein, dass die Konfiguration der betreffenden Heizgeräte als Slaves
ganz oder teilweise von dem jeweiligen Master vorgenommen wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind die vorbestimmten Regeln in jedem
der Heizgeräte
hinterlegt (bzw. gespeichert), so dass die Informationen, wie die
Heizgeräte
als Master und wie als Slaves zu konfigurieren sind, in jedem Heizgerät verfügbar sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind sämtliche Heizgeräte, die
an dem Bussystem angeschlossen sind, bezüglich der Hardware und/oder
der Software identisch. Eine jeweils identische Ausführung der
Software hat den Vorteil, dass die Heizgeräte bezüglich der Ansteuerung und den Konfigurationseigenschaften
identisch und austauschbar sind. Dies ermöglicht eine problemlose Kombination
einer variablen Anzahl von Heizgeräten. Eine baugleiche bzw. identische
Ausführung
bezüglich
der Hardware führt
zu einer Kosteneinsparung bei den Herstellungskosten. Alternativ
kann aber auch vorgesehen sein, dass mehrere Heizgeräte miteinander
kombiniert werden, die jeweils für
unterschiedliche maximale Heizleistungen ausgelegt sind, die auf
unterschiedlichen Heizleistungs-Stufen betreibbar sind und/oder
deren Heizleistung in unterschiedlichen Bereichen kontinuierlich
verstellbar ist. Dadurch können
die Arbeitspunkte, in denen das mobile Heizsystem optimal betreibbar
ist, jeweils gewünschten
Profilen von bevorzugten Heizleistungsbereichen angepasst werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weisen die Heizgeräte jeweils ein Softwaremodul
auf, durch welches mindestens eine, vorzugsweise alle, der nachfolgenden
Funktionen ausführbar
sind: Funktion der Erkennung basierend auf den vorbestimmten Regeln,
ob das betreffende Heizgerät
als Master oder als Slave zu konfigurieren ist und Funktion der
Durchführung
einer entsprechenden Konfiguration; Funktion der Zuweisung von Bus-Adressen an
die Slaves; Funktion der Bedienung einer Bus-Schnittstelle des betreffenden
Heizgerätes;
und Funktion der Regelung der Temperatur des zu beheizenden Raumes.
Die Bereitstellung dieser Funktionen als Softwaremodul hat den Vorteil,
dass dieses auch als Update für
bestehende Heizgeräte
bereitstellbar ist. Dadurch können
bestehende Heizgeräte in
einfacher Weise aufgerüstet
werden.
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Bei
der Funktion der Erkennung als Slave und der Durchführung einer
entsprechenden Konfiguration können
wiederum die oberhalb erläuterten Varianten
(1. Variante: Slaves konfigurieren sich selbst; 2. Variante: Konfiguration
der Slaves wird ganz oder teilweise von dem jeweiligen Master durchgeführt) implementiert
sein. Bei der Funktion der Zuweisung von Bus-Adressen an die Slaves, und gegebenenfalls
auch der Zuweisung einer Bus-Adresse an den Master, ist zu berücksichtigen, dass
sämtliche
Bus-Teilnehmer eine eindeutige, von den jeweils anderen Bus-Teilnehmern
unterschiedliche Bus-Adresse aufweisen müssen. Durch die Bereitstellung
der Funktion der Bedienung einer Bus-Schnittstelle in dem Softwaremodul
wird ermöglicht,
dass auch ältere
Heizgeräte,
bei denen ein Update mit dem Softwaremodul durchgeführt wurde,
an das Bussystem anschließbar
sind. Die Funktion der Regelung der Temperatur des zu beheizenden
Raumes wird von dem jeweiligen Master ausgeführt. Je nach Wärmebedarf
werden durch den Master insbesondere eines oder mehrere Heizgeräte derart
angesteuert, dass diese zur Temperaturreglung des gesamten Heizsystems
beitragen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weisen die einzelnen Heizgeräte jeweils
eine integrierte Heizeinheit, durch die Wärme erzeugbar ist, insbesondere
einen oder mehrere integrierte(n) Brenner, auf. Ferner sind die
Heizgeräte
gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung jeweils als Luftheizgeräte ausgebildet. Dabei kann
vorgesehen sein, dass solch ein Luftheizgerät nicht ausschließlich zur
Beheizung von Luft sondern zusätzlich
auch noch zur Beheizung eines anderen Trägermediums, z. B. Wasser, Glykol, Öl o. ä. eingesetzt
wird. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind die Heizgeräte räumlich mit Abstand voneinander
angeordnet. Dadurch kann eine gleichmäßige Beheizung eines zu beheizenden
Raumes erzielt werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist/sind an einem der Heizgeräte, insbesondere
an dem Master, eine Bedieneinheit, über die durch einen Benutzer
Einstellungen bezüglich
des mobilen Heizsystems vornehmbar sind, mindestens ein Temperatursensor
und/oder eine Ein- und
Ausschalt-Einheit des mobilen Heizsystems angeschlossen. Eine oder mehrere
dieser Außenbeschaltungen
ist/sind vorzugsweise an dem Master angeschlossen, so dass die betreffenden
Informationen dem Master für
dessen Steuerungs- und Regelungsaufgaben direkt zur Verfügung stehen
und nicht zunächst über das
Bussystem übertragen
werden müssen.
Der mindestens eine Temperatursensor dient zur Erfassung einer Ist-Temperatur
des zu beheizenden Raumes. Insbesondere bei großen, zu beheizenden Räumen können mehrere
Temperatursensoren in verteilter Anordnung vorgesehen sein. Beispielsweise
können
diese Temperatursensoren alle an dem Master oder aber auch an Slaves,
die in räumlicher
Nähe zu
den jeweiligen Temperatursensoren angeordnet sind, angeschlossen
sein.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung bildet eines der Heizgeräte ein Führungsgerät, das bei Wärmebedarf
bevorzugt eingeschaltet wird, und die weiteren Heizgeräte bilden
Folgegeräte,
die je nach Wärmebedarf
in einer vorbestimmten Reihenfolge zugeschaltet werden. Das Führungsgerät kann dabei unterschiedlich
zu dem Master sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Führungsgerät und/oder die
vorbestimmte Reihenfolge der Folgegeräte wechseln. Dadurch kann eine
gleichmäßige Auslastung der
einzelnen Heizgeräte
realisiert werden, wodurch die Wartungsintervalle des mobilen Heizsystems
verlängert
werden können.
Ein Wechsel kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Betriebszeit
des mobilen Heizsystems, von einer Uhrzeit oder auch von weiteren
Kriterien, wie beispielsweise in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen, einer
bereits erbrachten Energiemenge des aktuellen Führungsgerätes etc., erfolgen. Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Stellung der Heizgeräte als Master und als Slaves
während
des Betriebs unverändert
bleibt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben
eines mobilen Heizsystems, das eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten, die über ein
Bussystem miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, aufweist.
Dabei konfiguriert sich beim Starten des Heizsystems basierend auf
vorbestimmten Regeln eines der Heizgeräte als Master bezüglich der
Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräten und
das/die verbleibende(n) Heizgerät(e) wird/werden
jeweils als Slave(s) konfiguriert.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren werden
die oberhalb, in Bezug auf das erfindungsgemäße, mobile Heizsystem erläuterten
Vorteile erzielt. Ferner sind die in Bezug auf das erfindungsgemäße, mobile
Heizgerät
erläuterten
Weiterbildungen in entsprechender Weise realisierbar. In umgekehrter Richtung
sind auch die in Bezug auf das Verfahren erläuterten Weiterbildungen in
entsprechender Weise bei dem mobilen Heizsystem realisierbar, wobei
in diesem Fall das mobile Heizsystem, insbesondere Steuergeräte bzw.
Prozessoreinheiten in den jeweiligen Heizgeräten, zur Durchführung der
entsprechenden Schritte eingerichtet sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Konfiguration eines Heizgerätes als
Slave die Zuweisung einer Bus-Adresse an den Slave, wobei die Zuweisung
insbesondere nachfolgende Schritte umfasst: Zuweisen einer vorläufigen Bus-Adresse
durch den Slave basierend auf vorbestimmten Regeln; Anmelden des
Slaves bei dem Master unter der vorläufigen Bus-Adresse; und Zuweisen
einer endgültigen
Bus-Adresse durch den Master. Bei der Zuweisung von Bus-Adressen
an die Slaves und gegebenenfalls an den Master können neben der oberhalb beschriebenen
Weiterbildung allgemein bei Bussystemen einsetzbare Verfahren verwendet
werden. Die Zuweisung der vorläufigen Bus-Adresse
durch den Slave kann beispielsweise durch einen Zufallsgenerator
oder in Abhängigkeit von
dem Zeitpunkt oder der Reihenfolge der Zuschaltung der Slaves erfolgen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einer fehlerhaften und/oder
doppelten Adress-Vergabe das System zurückgesetzt wird und die Zuweisung
einer Bus-Adresse zu den einzelnen Slaves erneut gestartet wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Erkennung, welches der
Heizgeräte
als Master zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von einer Außenbeschaltung
des betreffenden Heizgerätes. Diese
Weiterbildung bildet eine besonders einfache Realisierung der vorbestimmten
Regeln zur Erkennung, welches der Heizgeräte als Master und welches als
Slave zu konfigurieren ist. Insbesondere kann die Erkennung in Abhängigkeit
davon erfolgen, ob an dem betreffenden Heizgerät ein Temperatursensor und/oder
eine Bedieneinheit, über
die durch einen Benutzer Einstellungen bezüglich des mobilen Heizsystems
vornehmbar sind, angeschlossen ist/sind. Vorzugsweise ist dabei
vorgesehen, dass dasjenige Heizgerät, an dem ein Temperatursensor und/oder
eine Bedieneinheit angeschlossen ist, sich als Master konfiguriert,
so dass die von der jeweiligen Außenbeschaltung bereitgestellten
Informationen direkt im Master verfügbar sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Erkennung, welches der
Heizgeräte
als Master zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von der Reihenfolge,
in der die einzelnen Heizgeräte
beim Starten des Heizsystems zugeschaltet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Erkennung, als welcher
Slave das jeweilige Heizgerät
im Heizsystem zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von der Reihenfolge,
in der die einzelnen Heizgeräte
beim Starten des Heizsystems (zu dem Bussystem) zugeschaltet werden.
Unter „als
welcher Slave” wird
dabei insbesondere verstanden, welche Bus-Adresse an den Slave zugewiesen wird und/oder
welche Position der Slave bezüglich
der Zuweisung eines Führungsgerätes (d.
h. erste Position) und von Folgegeräten (zweite oder fortfolgende
Position) unter der Mehrzahl von Heizgeräten einnimmt. Durch entsprechende
Auswahl der Reihenfolge der Zuschaltung kann folglich ein Benutzer
auf einfache Weise bestimmen, welches der Heizgeräte sich
als welcher Slave konfiguriert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Zuweisung der Master-Funktion
und/oder der konkreten Slave-Funktion eines Heizgerätes im Heizsystem
durch Beschaltung von einem oder mehreren elektrischen Anschlüssen eines
Steuergerätes des
Heizgerätes
mit vorbestimmten Spannungspotenzialen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Zuweisung der Master-Funktion
und/oder der konkreten Slave-Funktion eines Heizgerätes im Heizsystem
durch einen exter nen Eingriff z. B. über ein Diagnose- oder Inbetriebnahmesystem.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung werden über das Bussystem, insbesondere
während des
Betriebs des mobilen Heizsystems, eine oder mehrere der nachfolgenden
Nachrichten übermittelt: ein
Einschaltsignal und ein Ausschaltsignal von dem Master an einen
oder mehrere Slaves; eine Heizleistungsvorgabe von dem Master an
einen oder mehrere Slaves; Temperatur-Soll- und/oder Temperatur-Ist-Werte
zwischen dem Master und einem oder mehreren Slaves; Statusinformationen über einen aktuellen
Betriebszustand des betreffenden Heizgerätes, insbesondere eine „Betriebsbereit”-Statusinformation,
eine „Fehler”-Statusinformation,
und/oder eine Statusinformation ob das betreffende Heizgerät (gerade)
heizt. Ein Einschaltsignal und ein Ausschaltsignal sowie eine Heizleistungsvorgabe
können
insbesondere im Rahmen der Einstellung einer gewünschten Heizleistung des mobilen
Heizsystems von dem Master an die jeweiligen Slaves übermittelt werden.
Von welchen Heizgeräten
Temperatur-Ist-Werte
aus übermittelt
werden, hängt
insbesondere davon ab, an welchen Heizgeräten Temperatursensoren angeschlossen
sind. Sofern vorgesehen ist, dass einzelne Heizgeräte selbsttätig eine
Temperaturregelung auf einen bestimmten Temperatur-Soll-Wert durchführen, ist
beispielsweise eine Übermittlung
eines entsprechenden Temperatur-Soll-Wertes an diese Heizgeräte sinnvoll.
Durch die Übermittlung
von Statusinformationen kann der Master über den Status der einzelnen
Heizgeräte
informiert werden und dies bei der Durchführung seiner Steuerungs- und
Regelungsaufgaben berücksichtigen.
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Weitere
Vorteile und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Figur.
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1:
zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Heizgerätes zur
Erläuterung
einer Ausführungsform
der Erfindung.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung eines mobilen Heizsystems 2 gezeigt.
Dieses weist vier direkt befeuerte, brennstoffbetriebene Heizgeräte 4, 6, 8, 10 auf,
die über
einen Bus 12 miteinander verbunden sind. Die vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind bezüglich ihrer
Hardware und ihrer Software identisch ausgebildet. Insbesondere
weist jedes der vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 einen
Brenner auf. Als Brennstoff kann beispielsweise Diesel eingesetzt
werden. Alle vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind
als Luftheizgeräte ausgebildet,
deren Heizleistung jeweils im Bereich von im Wesentlichen 1,5 kW
bis 5 kW kontinuierlich verstellbar ist. Die vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind
in räumlich
voneinander beabstandeter Anordnung in einem zu beheizenden Raum
angeordnet. Die jeweiligen Bauteile zur Zufuhr von Brennstoff und
Brennluft und zur Abführung
der Verbrennungsgase sowie die Kabel und Bauteile zur Stromversorgung
der einzelnen Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind
in 1 nicht dargestellt. Der Bus 12 wird
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch einen Bus nach ISO9141 gebildet. An einem ersten Heizgerät 4 ist
ein Temperatursensor 20, durch den im Einsatz eine Ist-Temperatur
des zu beheizenden Raumes erfasst wird, angeschlossen.
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Jedes
der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 weist
einen Einschalteingang auf. Die Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind grundsätzlich derart
eingerichtet, dass sie eingeschaltet werden, wenn ein (elektrisches)
Potenzial an ihrem Einschalteingang anliegt. In der dargestellten Ausführungsform
ist ein Einschalteingang 14 des ersten Heizgerätes 4 über einen
Schalter 16 mit einem elektrischen Potenzial, das an einem
Anschluss 18 anliegt, verbunden. Der Schalter 16 bildet
eine Ein- und Ausschalteinheit des ersten Heizgerätes 4 und
gleichzeitig des mobilen Heizsystems 2. Der Anschluss 18 ist
beispielsweise mit einer Spannungsquelle verbunden. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird das erste Heizgerät 4 durch
manuelles Betätigen
des Schalters 16 eingeschaltet. Das Einschalten des ersten
Heizgerätes 4 kann
alternativ auch automatisiert durch Anlegen eines elektrischen Potenzials
an den Einschalteingang 14 erfolgen. Ein Ein- und Ausschalten
der weiteren Heizgeräte 6, 8, 10 erfolgt über entsprechende
Einschaltsignale, die von dem ersten Heizgerät 4 über den
Bus 12 übertragen
werden, worauf unterhalb eingegangen wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der Schalter 16 in eine Bedieneinheit 17 des
mobilen Heizsystems 2 integriert.
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Die
Bedieneinheit 17 des mobilen Heizsystems 2 ist
an dem ersten Heizgerät 4 angeschlossen. Die
Bedieneinheit 17 kann dabei separat von den Heizgeräten 4, 6, 8, 10,
insbesondere räumlich
beabstandet von diesen, angeordnet sein. Über solch eine Bedieneinheit 17 können je
nach Ausführung
neben dem oberhalb erläuterten
Ein- und Ausschalten des mobilen Heizsystems 2 durch einen
Benutzer beispielsweise eine Soll-Temperatur, eine gewünschte Heizleistung,
ein gewünschtes
Temperaturprofil und/oder gewünschte
Ein- und Ausschaltzeiten, etc. des mobilen Heizsystems 2 einstellbar
sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
weist die Bedieneinheit 17 ein Potentiometer 22 zur
Einstellung einer Soll-Temperatur durch einen Benutzer auf.
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Jedes
der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 weist
eine (nicht dargestellte) Prozessoreinheit auf, durch die insbesondere
die nachfolgenden Schritte der Konfiguration als Master bzw. als
Slave durchführbar
sind. In jedem der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind
ferner vorbestimmte Regeln (bzw. Algorithmen) hinterlegt, durch die
eindeutig festgelegt wird, welches der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 als
Master zu konfigurieren ist und welche der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 als
Slaves zu konfigurieren sind. Diese Regeln sind jeweils in einem
Softwaremodul zur Master-Slave-Erkennung und -Konfiguration in den
einzelnen Heizgeräten
implementiert. Durch das Softwaremodul zur Master-Slave-Erkennung
und -Konfiguration werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
auch die erforderlichen Funktionen zur Bedienung der Bus-Schnittstelle
der jeweiligen Heizgeräte 4, 6, 8, 10 bereitgestellt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird durch die vorbestimmten Regeln festgelegt, dass dasjenige Heizgerät als Master
zu konfigurieren ist, an dem eine Bedieneinheit 17 angeschlossen
ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist dies das erste Heizgerät 4.
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Im
Folgenden wird beispielhaft anhand einer Ausführungsform erläutert, welche
Schritte nach einem Einschalten des mobilen Heizsystems 2 über den
Schalter 16 (Ein-/Ausschalteinheit) der Bedieneinheit 17 ausgeführt werden.
Erst nach Betätigen des
Schalters 16 wird das mobile Heizsystem 2 freigegeben
und eine Konfiguration des Masters und der Slaves kann durchgeführt werden.
In dem ersten Heizgerät 4 wird
nach Erhalt des Einschaltsignals über den Einschalteingang 14 das
in dem ersten Heizgerät 4 implementierte
Softwaremodul zur Master-Slave-Erkennung
und -Konfiguration (im Folgenden: „Softwaremodul”) ausgeführt. Dabei
erfasst das erste Heizgerät 4,
dass eine Bedieneinheit 17 angeschlossen ist und bestimmt
basierend auf den vorbestimmten Regeln, dass es als Master zu konfigurieren
ist. Dementsprechend konfiguriert sich das erste Heizgerät 4 als
Master. Über
den Bus 12 wird jeweils ein Einschaltsignal an die verbleibenden
Heizgeräte 6, 8, 10 übermittelt.
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Nach
Erhalt des Einschaltsignals wird in den verbleibenden Heizgeräten 6, 8, 10 ebenfalls
das Softwaremodul ausgeführt.
Dabei wird durch die weiteren Heizgeräte 6, 8, 10 erfasst,
dass an ihnen jeweils keine Bedieneinheit 17 angeschlossen
ist. Basierend auf den vorbestimmten Regeln erkennen die verbleibenden
Heizgeräte 6, 8, 10,
dass sie jeweils als Slave zu konfigurieren sind. Dementsprechend konfigurieren
sich die verbleibenden Heizgeräte 6, 8, 10 jeweils
als Slave. In dem Softwaremodul ist dabei ein Abfangmechanismus
vorgesehen, durch den Fehler, die eine eindeutige Zuordnung von
Master und Slaves unmöglich
machen, abgefangen werden können.
Beispielsweise wird durch diesen Abfangmechanismus eine Fehler meldung
an den Benutzer ausgegeben, falls an zwei Heizgeräten jeweils
eine Bedieneinheit angeschlossen ist. In diesem Fall muss der Benutzer
zunächst
eine der Bedieneinheiten entfernen, bevor der Schritt der Konfiguration
der Heizgeräte
als Master bzw. Slave durchführbar
ist.
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Die
Konfiguration als Slave umfasst auch die Zuweisung einer Bus-Adresse
an diesen Slave. Diese Funktion wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ebenfalls durch das Softwaremodul bereitgestellt. Dabei weist sich
jeder der Slaves 6, 8, 10 zunächst eine
vorläufige
Bus-Adresse (bzw. vorläufige Kennung)
zu. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die vorläufige
Bus-Adresse in jedem der Slaves 6, 8, 10 durch
einen Zufallsgenerator bestimmt. Unter der vorläufigen Bus-Adresse melden sich
die Slaves 6, 8, 10 durch eine entsprechende Nachricht,
die über
den Bus 12 übersendet
wird, bei dem Master 4 an. Durch den Master 4 wird
den Slaves 6, 8, 10 dann eine endgültige Bus-Adresse
zugewiesen. Diese bleibt zumindest bis zu einem Ausschalten des
mobilen Heizsystems 2 unverändert. Die endgültige Bus-Adresse
wird den jeweiligen Slaves 6, 8, 10 über den
Bus 12 mitgeteilt. Stellt der Master bei der Anmeldung
der Slaves unter der vorläufigen
Slave-Adresse fest, dass zwei Slaves eine identische vorläufige Bus-Adresse
aufweisen, so wird das System zurückgesetzt und die Zuweisung von
Bus-Adressen an die Slaves wird erneut begonnen.
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Nach
der Konfiguration der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 als
Master bzw. Slaves geht das mobile Heizsystem in die Betriebsphase über. Durch
das Softwaremodul wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die Funktion
der Steuerung der Heizleistung des mobilen Heizsystems 2 bereitgestellt. Diese
Funktion wird durch den Master 4 in Abhängigkeit von einer Ist-Temperatur, die von
dem Temperatursensor 20 erfasst wird, und einer Soll-Temperatur, die über das
Potentiometer 22 der Bedieneinheit 17 durch einen
Benutzer eingestellt wurde, ausgeführt. Dabei ist die Heizleistung
des mobilen Heizsystems in einem Bereich von 1,5 kW (unterer Grenzwert
der Heizleistung eines Heizgerätes)
bis 20 kW (alle vier Heizgeräte
werden bei maximaler Heizleistung betrieben) kontinuierlich verstellbar.
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Die
Steuerung der Heizleistung des mobilen Heizsystems 2 erfolgt
dabei derart, dass eines der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 ein
Führungsgerät und die
weiteren Heizgeräte
jeweils Folgegeräte
bilden. Das Führungsgerät wird bei
Wärmebedarf
bevorzugt eingeschaltet und die Folgegeräte werden je nach Wärmebedarf
in einer vorbestimmten Reihenfolge zugeschaltet. Diese Funktionalität ist dabei
in dem Softwaremodul derart implementiert, dass das Führungsgerät und auch
die Reihenfolge der Folgegeräte
mit der Zeit wechseln. Der Wechsel erfolgt dabei derart, dass eine
möglichst
gleichmäßige Auslastung
sämtlicher
Heizgeräte 4, 6, 8, 10 erzielt
wird. Ein Wechsel des Führungsgerätes und
der Reihenfolge der Folgegeräte
erfolgt dabei unabhängig
von der Stellung eines der Heizgeräte als Master und der verbleibenden Heizgeräte als Slaves.
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Während der
Betriebsphase übermittelt
der Master 4 über
den Bus 12 an die Slaves 6, 8, 10 neben
dem oberhalb erläuterten
Einschaltsignal unter anderem Heizleistungsvorgaben, um eine gewünschte Heizleistung
des mobilen Heizsystems 2 zu steuern. Ferner ist vorgesehen,
dass die einzelnen Slaves 6, 8, 10 jeweils
Statusinformationen bezüglich
ihres Betriebszustandes an den Master 4 übermitteln.
Solche Statusinformationen umfassen insbesondere eine „Betriebsbereit”-Statusinformation
und eine „Fehler”-Statusinformation.
Durch die Mitteilung eines Fehlers durch einen Slave kann der Master 4 geeignet
reagieren. Aufgrund der bereitgestellten Redundanz kann der Master
insbesondere (mindestens) ein weiteres Heizgerät ansteuern, dass dieses an
Stelle des defekten Heizgerätes
die erforderliche Heizleistung erbringt und gegebenenfalls das defekte
Heizgerät
ausschalten. Daneben können über den
Bus 12 auch noch weitere Statusinformationen über den
aktuellen Betriebszustand des betreffenden Slaves, wie beispielsweise
ob der Slave gerade heizt, übermittelt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Insbesondere können
verschiedene Bussysteme eingesetzt werden. Beispielsweise kann neben
einem Bus nach ISO 9141 auch ein CAN-Bussystem (CAN: Controller
Area Network), ein LIN-Bussystem (UIN: Local Interconnect Network),
ein proprietäres
Bussystem etc. eingesetzt werden. Zur Abfuhr der Wärme, die
durch die verschiedenen Heizgeräte
bereitgestellt wird, sind ebenfalls verschiedene Varianten möglich. Insbesondere
können
die Heizgeräte
bezüglich
der Wärmeabfuhr
parallel oder in Reihe geschaltet sein. Anstelle der Verwendung
eines Potentiometers zur Einstellung einer Soll-Temperatur kann über eine
entsprechende Einstellvorrichtung auch ein digitaler Wert eingestellt
und an das betreffende Heizgerät
digital übermittelt
werden.
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Auch
die vorbestimmten Regeln, anhand derer die Konfiguration eines der
Heizgeräte
als Master und die verbleibenden Heizgeräte jeweils als Slave konfiguriert
werden, können
anstelle der beschriebenen Ausführungsformen
auch durch andere Regeln gebildet werden. Bei dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist ferner nicht zwingend erforderlich, dass der Temperatursensor 20 an
dem gleichen Heizgerät
wie die Bedieneinheit 17 angeschlossen ist. Ist der Temperatursensor
nicht an dem Master angeschlossen, kann gegebenenfalls der von dem Temperatursensor
erfasste Temperatur-Ist-Wert über den
Bus an den Master übertragen
werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Temperatursensoren
vorgesehen sind, die jeweils an verschiedenen Heizgeräten angeschlossen
sind. Dies kann insbesondere bei einer beabstandeten Anordnung der
einzelnen Heizgeräte
sinnvoll sein, so dass detaillierte Informationen über die
Temperaturverteilung innerhalb eines zu beheizenden Raumes bereitstellbar
sind. Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass der Master an die
jeweiligen Slaves nur einen Temperatur-Soll-Wert übermittelt
und die Slaves jeweils selbst die Steuerung ihrer Heizleistung in
Abhängigkeit
von diesem Temperatur-Soll-Wert und einem von einem Temperatursensor
(der an dem betreffenden Heizgerät
angeschlossen ist) erfassten Temperatur-Ist-Wert durchführen.