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Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennstoffbetriebenes Heizgerät und ein Fahrzeugheizsystem mit einem solchen brennstoffbetriebenen Heizgerät.
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Es ist bekannt, einen zu beheizenden Bereich eines Fahrzeugs, wie z. B. den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, über eine Wärmetauscheranordnung zu Beheizen, die mit zu erwärmender Luft beaufschlagt wird, die dem zu beheizenden Bereich zugeführt wird. Bei herkömmlichen Straßenfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor wird üblicherweise die Abwärme des Verbrennungsmotors zum Beheizen genutzt, indem die warme Motorkühlflüssigkeit durch eine Wärmetauscheranordnung geleitet wird, in der die Wärme auf zu beheizende Luft übertragen wird. Bei modernen effizienten Verbrennungsmotoren reicht oftmals die freigesetzte Wärme nicht mehr aus, um den Fahrgastraum ausreichend zu beheizen, sodass teilweise Fahrzeugzusatzheizvorrichtungen zum Einsatz kommen. Fahrzeugzusatzheizvorrichtungen können als Zuheizer realisiert sein, die nur bei laufendem Antriebsmotor Heizwärme bereitstellen, oder als Standheizungen, die sowohl bei laufendem als auch bei ruhendem Antriebsmotor Heizwärme bereitstellen können. Die Fahrzeugzusatzheizvorrichtungen können dabei derart ausgebildet sein, dass sie in den Motorkühlflüssigkeitskreislauf eingebunden sind und die Motorkühlflüssigkeit beheizen.
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Bei so genannten Hybrid-Fahrzeugen, die über einen elektrischen Antriebsmotor und einen Verbrennungs-Antriebsmotor verfügen, und bei Elektrofahrzeugen, die ausschließlich über einen elektrischen Antriebsmotor verfügen, tritt die Problematik, dass nicht in allen Betriebszuständen genügend Abwärme aus dem Fahrzeugantrieb für das Beheizen eines zu beheizenden Bereichs zur Verfügung steht, in verstärkter Form auf. Wenn bei derartigen Fahrzeugen ausschließlich mit elektrischen Heizelementen (z. B. so genannten PTC-Elementen) geheizt wird, verbraucht dies viel der in dem Fahrzeug gespeicherten elektrischen Energie, was die Reichweite des Fahrzeugs drastisch verringert. Andererseits ist die Verwendung von brennstoffbetriebenen Heizgeräten und den damit verbundenen Emissionen im Rahmen von gesetzlichen Vorgaben nicht uneingeschränkt möglich.
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Die
DE 100 25 713 A1 beschreibt ein Heizsystem für Kraftfahrzeuge mit einem mittels einer ersten Energiequelle betriebenen ersten Heizgerät und einem mittels einer zweiten Energiequelle betriebenen zweiten Heizgerät sowie einer Steueranordnung, die den Betrieb der Heizgeräte steuert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein brennstoffbetriebenes Heizgerät und ein Fahrzeugheizsystem bereitzustellen, mit denen ein verbessertes Heizmanagement für die Beheizung eines Fahrzeugs ermöglicht ist.
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Die Aufgabe wird durch ein brennstoffbetriebenes Heizgerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das brennstoffbetriebenes Heizgerät ist dazu ausgebildet, durch Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft Heizwärme bereitzustellen. Das brennstoffbetriebene Heizgerät weist eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, den Betrieb des brennstoffbetriebenen Heizgeräts zu steuern. Die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts ist dazu ausgebildet, zumindest ein elektrisches Heizelement als Slave anzusteuern. Unter einem elektrischen Heizelement wird vorliegend ein Element verstanden, dass elektrische Leistung aufnimmt und diese umsetzt, um Wärme bereitzustellen. Das elektrische Heizelement kann z. B. durch einen elektrischen Widerstandsheizer gebildet sein, der ohmsche Wärme freisetzt, wie z. B. ein so genanntes PTC-Element, oder z. B. durch ein Heizelement, das unter Ausnutzung von Induktion Wärme bereitstellt. Das elektrische Heizelement ist dabei ein solches Element, das zu dem Zweck vorgesehen ist, Heizwärme bereitzustellen. Unter „als Slave ansteuern” wird vorliegend verstanden, dass die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts das elektrische Heizelement ansteuert und dabei die Kontrolle über das elektrische Heizelement ausübt, sodass der Betrieb des elektrischen Heizelements durch die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts bestimmt wird. „Zumindest ein elektrisches Heizelement” ist so zu verstehen, dass auch eine Mehrzahl von elektrischen Heizelementen vorgesehen sein kann. Die elektrischen Heizelemente dieser Mehrzahl können dabei gemeinsam oder jeweils separat über die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts ansteuerbar sein. Durch die Kombination von brennstoffbetriebenem Heizgerät und zumindest einem elektrischen Heizelement kann bei Bedarf (z. B. in der Stadt, in anderen emissionsfreien Zonen oder in einer Parkgarage) eine emissionsfreie Beheizung bereitgestellt werden und dort, wo die Emissionen des brennstoffbetriebenen Heizgeräts zulässig sind (z. B. außerhalb von Städten oder anderen emissionsfreien Zonen), kann eine Fahrzeugbeheizung über das brennstoffbetriebene Heizgerät bereitgestellt werden, um z. B. bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug eine hohe Reichweite mit einem Elektromotor bereitzustellen. Da die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts dazu ausgebildet ist, das elektrische Heizelement als Slave anzusteuern, kann in der Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts in einfacher Weise eine Umschaltung in verschiedene Betriebsmodi der Beheizung erfolgen, z. B. in einen Modus der emissionsfreien Beheizung. Da die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts derart ausgebildet ist, wird z. B. auch bei dem Fall der Nachrüstung eines brennstoffbetriebenen Heizgeräts in einem Fahrzeug, das bereits ein elektrisches Heizelement aufweist, ein zentrales Heizmanagement in der Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts ermöglicht. In dieser Weise können z. B. Fahrzeuge, die ausschließlich mit elektrischen Heizelementen versehen sind, problemlos mit einem brennstoffbetriebenen Heizgerät nachgerüstet werden und es wird dabei ein zentrales Heizmanagement bereitgestellt. Bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen kann in dieser Weise eine Vergrößerung der Reichweite mit dem Elektromotor bereitgestellt werden, da nicht ausschließlich die elektrischen Speicherelemente in dem Fahrzeug zum Beheizen belastet zu werden brauchen.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist das brennstoffbetriebene Heizgerät eine Schnittstelle zum Anschluss zumindest eines elektrischen Heizelements oder zum Anschluss einer Leistungselektronik für zumindest ein elektrisches Heizelement auf. In diesem Fall ist das brennstoffbetriebene Heizgerät derart ausgestaltet, dass zumindest ein elektrisches Heizelement (oder auch mehrere) bzw. eine zugehörige Leistungselektronik direkt über die Schnittstelle an das brennstoffbetriebene Heizgerät anschließbar ist. Somit kann die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts in kompakter und einfacher Weise die Funktion eines zentralen Heizmanagements übernehmen. Diese Ausgestaltung ermöglicht auch in einfacher Form die nachträgliche Integration eines brennstoffbetriebenen Heizgeräts in ein Fahrzeug, das bereits elektrische Heizelemente aufweist.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, in Antwort auf ein Signal das brennstoffbetriebene Heizgerät außer Betrieb zu setzen und ausschließlich das elektrische Heizelement anzusteuern. Das Signal für das beschriebene Umschalten kann z. B. durch das Betätigen eines Schalters in dem Fahrzeug oder an einer Fernbedienung für die Heizungsansteuerung bereitgestellt werden. Es ist allerdings auch möglich, dass das Signal durch eine übergeordnete Einheit z. B. automatisch bereitgestellt wird, z. B. wenn sich das Fahrzeug in einen Bereich bewegt, in dem Emissionen eines brennstoffbetriebenen Heizgeräts nicht zulässig oder unerwünscht sind. Bei dieser Ausgestaltung kann in der Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts in einer einfachen Weise zentral eine Umschaltung des Heizsystems auf einen emissionsfreien Betrieb erfolgen. Die Steuereinheit kann dabei gleichzeitig die erforderlichen Maßnahmen bereitstellen, um eine gewünschte Beheizung über das zumindest eine elektrische Heizelement zu bewirken.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, automatisch das brennstoffbetriebene Heizgerät außer Betrieb zu setzen und ausschließlich das elektrische Heizelement zu betreiben, wenn die Steuereinheit erkennt, dass sie sich in einer schadstofffreien Zone befindet. In diesem Fall ist sichergestellt, dass das brennstoffbetriebene Heizgerät nicht in Bereichen betrieben wird, in denen Emissionen nicht zulässig sind. Das Erkennen, dass sich die Steuereinheit in einer schadstofffreien Zone befindet, kann z. B. über ein Signal erfolgen, dass die Steuereinheit empfängt. Das entsprechende Signal kann z. B. von einer übergeordneten Steuereinheit bereitgestellt werden, die den Eintritt in eine schadstofffreie Zone z. B. über ein Positionierungssystem, über Radio frequenzsignale oder ähnliches erkennt. Das Signal kann z. B. auch von einer Einheit bereitgestellt werden, die in dem brennstoffbetriebenen Heizgerät oder in einem übergeordneten Fahrzeugheizsystem angeordnet ist. Unter außer Betrieb setzen des brennstoffbetriebenen Heizgeräts wird vorliegend verstanden, dass keine weitere Umsetzung von Brennstoff und Brennluft in brennstoffbetriebenen Heizgerät mehr erfolgt, also z. B. ein Brenner des brennstoffbetriebenen Heizgeräts außer Betrieb gesetzt wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, bei einem hohen Heizleistungsbedarf das brennstoffbetriebene Heizgerät und das zumindest eine elektrische Heizelement gleichzeitig zu betreiben. Bei einem hohen Heizleistungsbedarf kann in diesem Fall über das brennstoffbetriebene Heizgerät und das zumindest eine elektrische Heizelement eine hohe Heizleistung bereitgestellt werden. Ferner kann somit z. B. unmittelbar nach einem Starten des Brenners des brennstoffbetriebenen Heizgeräts, wenn dieser noch nicht ausreichend Heizleistung bereitstellt, die Wärme des elektrischen Heizelements genutzt werden, um sicherheitsrelevante Bereiche zu erwärmen, wie z. B. die Frontscheibe, Seitenspiegel, etc.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Mehrzahl von elektrischen Heizelementen als Slaves anzusteuern. In diesem Fall kann die Steuereinheit des brennstoffbetriebenen Heizgeräts als zentrale Heizmanagementeinheit für ein komplexes System von Wärmequellen genutzt werden.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeugheizsystem mit einem erfindungsgemäßen brennstoffbetriebenen Heizgerät und zumindest einem elektrischen Heizelement gelöst. In diesem Fall weist das Fahrzeugheizsystem sowohl das brennstoffbetriebene Heizgerät als auch zumindest ein elektrisches Heizelement auf, sodass mit dem Fahrzeugheizsystem einerseits bei Bedarf emissionsfreies Heizen ermöglicht ist und andererseits Heizen über das brennstoffbetriebene Heizgerät ermöglicht ist, ohne elektrische Energiespeicher in dem Fahrzeug zu belasten.
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Gemäß einer Ausgestaltung sind das brennstoffbetriebene Heizgerät und das zumindest eine elektrische Heizelement in einer Baugruppe angeordnet. Unter „in einer Baugruppe angeordnet” wird vorliegend verstanden, dass das brennstoffbetriebene Heizgerät und das zumindest eine elektrische Heizelement (evtl. auch mehrere elektrische Heizelemente) in einer Einheit bereitgestellt sind, die in kompakter Weise und mit geringem Montageaufwand in einem Fahrzeug montierbar sind. In diesem Fall ist ein Fahrzeugheizsystem bereitgestellt, dass die oben beschriebenen Vorteile aufweist und dabei mit geringem Aufwand montiert werden kann und nur einen geringen Platzbedarf in dem Fahrzeug aufweist.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das brennstoffbetriebene Heizgerät zum Beheizen einer Kühlflüssigkeit angeordnet. In diesem Fall kann das brennstoffbetriebene Heizgerät gleichzeitig dazu genutzt werden, einen Fahrzeugantriebsmotor und/oder elektrische Komponenten eines Antriebsstranges zu beheizen und über einen Kühlflüssigkeit-Luft-Wärmetauscher auch Luft zum Beheizen z. B. eines Fahrzeuginnenraums zu beheizen. Gemäß einer Ausgestaltung weist das Fahrzeugheizsystem einen Kühlflüssigkeitskreislauf auf, in den zumindest eine elektrische Komponente eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs eingebunden ist, und das brennstoffbetriebene Heizgerät derart angeordnet ist, dass ein Beheizen eines zu beheizenden Bereichs und der zumindest einen elektrischen Komponente des Antriebsstrangs über Kühlflüssigkeit ermöglicht ist
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
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1 ist eine schematische Darstellung einer Baugruppe mit einem brennstoffbetriebenen Heizgerät gemäß einer Ausführungsform und einem elektrischen Heizelement mit einer diesem zuordneten Leistungselektronik.
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2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugheizsystems mit dem brennstoffbetriebenen Heizgerät.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Zunächst wird mit Bezug auf 1 eine Fahrzeugheizvorrichtung 22 mit einem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30, einem elektrischen Heizelement 40 und einer Leistungselektronik 41 für das elektrische Heizelement 41 beschrieben. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Komponenten der Fahrzeugheizvorrichtung 22 als eine kompakte Baugruppe ausgebildet, die dazu ausgebildet ist, als eine Einheit in ein Fahrzeug eingebaut zu werden.
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Das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 ist dazu ausgebildet, an einen Kühlflüssigkeitskreislauf eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, angekoppelt zu werden. Das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 ist dabei dazu ausgebildet, freigesetzte Wärme auf Kühlflüssigkeit zu übertragen.
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Das elektrische Heizelement 40 ist bei dem dargestellten Beispiel dazu ausgebildet, freigesetzte Wärme direkt auf einen zu erwärmenden Luftstrom zu übertragen. Dazu ist das elektrische Heizelement dazu ausgebildet, mit dem zu erwärmenden Luftstrom beaufschlagt zu werden, wie in 1 schematisch durch einen Pfeil L dargestellt ist.
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Das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 ist dazu ausgebildet, Heizwärme unter Umsetzung von Brennluft und flüssigem oder gasförmigem Brennstoff bereitzustellen. Der Brennstoff kann z. B. durch Benzin, Diesel, Ethanol, Erdgas oder ähnliche Energieträger gebildet werden. Das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 ist als Flüssigkeitsheizgerät ausgebildet, das einen Wärmetauscher aufweist, in dem die freigesetzte Wärme von heißem Abgas auf Kühlflüssigkeit übertragen wird. Dazu weist das brennstoffbetriebene Heizgerät einen Kühlflüssigkeitseinlass 30a und einen Kühlflüssigkeitsauslass 30b auf. Das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 weist eine Steuereinheit 31 auf, die dazu ausgebildet ist, den Betrieb des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 zu steuern. Zu diesem Zweck ist in der Steuereinheit 31 ein Steuerprogramm hinterlegt, um das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 in verschiedenen Betriebszuständen zu betreiben. Insbesondere ist die Steuereinheit 31 dazu ausgebildet, das brennstoffbetriebene Heizgerät zu starten, dessen Betrieb aufrecht zu erhalten und dessen Betrieb in kontrollierter Weise zu beenden. Die Steuereinheit 31 ist dabei insbesondere auch dazu ausgebildet, eine Brennstoffördervorrichtung zum Fördern des benötigten Brennstoffs und eine Brennluftfördervorrichtung zum Fördern der benötigten Brennluft anzusteuern. Bei der Ausführungsform ist die Steuereinheit 31 in oder an einem Gehäuse des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 angeordnet.
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Das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 weist ferner eine Schnittstelle 32 zum Anschluss zumindest eines elektrischen Heizelements oder zum Anschluss einer Leistungselektronik für zumindest ein elektrisches Heizelement auf. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Schnittstelle 32 zum Anschluss der Leistungselektronik 41 für das elektrische Heizelement 40 ausgebildet. Wie in 1 anhand eines gestrichelt dargestellten weiteren elektrischen Heizelements 42 dargestellt ist, können auch weitere elektrische Heizelemente vorgesehen sein. Obwohl in 1 dargestellt ist, dass das weitere elektrische Heizelement 42 mit dem elektrischen Heizelement 40 eine gemeinsame Leistungselektronik 41 aufweist, können auch separate Leistungselektroniken vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, die erforderliche Leistungselektronik direkt in dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 mit vorzusehen, sodass elektrische Heizelemente direkt (ohne zwischengeschaltete Leistungselektronik) an die Schnittstelle 32 angeschlossen werden können.
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Die Steuereinheit 31 des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 ist dazu ausgebildet, auch den Betrieb von einem oder mehreren elektrischen Heizelementen anzusteuern. Dies wird im Folgenden beispielhaft in Bezug auf die Ansteuerung des elektrischen Heizelements 40 beschrieben. Die Steuereinheit 31 ist derart eingerichtet, dass sie das elektrische Heizelement 40 als Slave ansteuert. Die Steuereinheit 31 ist somit dazu ausgebildet, das elektrische Heizelement 40 in einer Weise anzusteuern, dass sie den Betrieb des elektrischen Heizelements 40 bestimmt, also insbesondere vorgibt, ob das elektrische Heizelement 40 eingeschaltet oder ausgeschaltet wird und gegebenenfalls mit welcher Leistung das elektrische Heizelement 40 betrieben wird. Für den Fall mehrerer elektrischer Heizelemente ist die Steuereinheit 31 dazu ausgebildet, mehrere elektrische Heizelemente als jeweilige Slaves anzusteuern. Die Steuereinheit 31 ist derart ausgestaltet, dass sie insbesondere das brennstoffbetriebene Heizgerät 30, also den Brenner, die Brennstofffördervorrichtung und die Brennluftfördervorrichtung, in Betrieb nehmen und außer Betrieb setzen kann und auch das elektrische Heizelement 40 in Betrieb nehmen und außer Betrieb setzen kann. Die Steuereinheit 31 ist dabei derart ausgebildet, dass sie entweder den Brenner des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 betreiben kann oder das elektrische Heizelement 40 oder beide gleichzeitig.
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Im Folgenden wird unter Bezug auf 2 eine beispielhafte Einbindung der beschriebenen Fahrzeugheizvorrichtung 22 in ein Fahrzeugheizsystem 1 anhand einer Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug beschrieben. Bei der in 2 schematisch dargestellten Ausführungsform ist die Fahrzeugheizvorrichtung 22, die das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 und das elektrische Heizelement 40 aufweist, in einen Kühlflüssigkeitskreislauf eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingebunden. Der Kühlflüssigkeitskreislauf ist in 2 lediglich schematisch mit einigen Leitungen dargestellt. In den Kühlflüssigkeitskreislauf sind elektrische Komponenten des Antriebsstrangs des Fahrzeugs eingebunden, die in zumindest einigen Betriebszuständen aktiv erwärmt werden müssen. In 2 sind beispielhaft ein Elektromotor 2, eine zugehörige Leistungselektronik 3 und eine Traktionsbatterie 4 dargestellt. In dem Kühlflüssigkeitskreislauf ist ferner ein Kühlflüssigkeit-Luft-Wärmetauscher 23 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Wärme von der Kühlflüssigkeit auf zu erwärmende Luft zu übertragen, z. B. auf Luft für einen Fahrzeuginnenraum. In dem Kühlflüssigkeitskreislauf sind ferner Ventile 14 und 15 sowie Pumpen 6 und 21 zum Zirkulieren der Kühlflüssigkeit vorgesehen. Die einzelnen Komponenten des Kühlflüssigkeitskreislaufs sind durch Verbindungsleitungen miteinander verbunden, wie in 2 schematisch dargestellt ist.
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Die Fahrzeugheizvorrichtung 22 ist derart in den Kühlflüssigkeitskreislauf eingebunden, dass die von dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 erwärmte Kühlflüssigkeit in dem Kühlflüssigkeit-Luft-Wärmetauscher 23 Wärme auf einen zu erwärmenden Luftstrom übertragen kann. In 2 ist schematisch ein Fall dargestellt, bei dem der Luftstrom, der durch den Kühlflüssigkeit-Luft-Wärmetauscher 23 erwärmt wird, mit dem Luftstrom L übereinstimmt, der über das elektrische Heizelement 40 erwärmt wird. Eine derartige Realisierung ist allerdings nicht zwingend und es können auch verschiedene Luftströme erwärmt werden. Es ist ferner zu beachten, dass das elektrische Heizelement 40 nicht zwingend zum Beheizen eines Luftstroms ausgebildet zu sein braucht, sondern z. B. auch als eine Flächenheizung (z. B. für einen Fahrzeugsitz o. ä.) ausgebildet sein kann oder ebenfalls zum Beheizen von Kühlflüssigkeit ausgebildet sein kann.
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Bei dem in 2 dargestellten Beispiel können die Ventile 14 und 15 derart gestellt werden, dass die von dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 erwärmte Kühlflüssigkeit mittels der Pumpe 6 in einem ersten Flüssigkeitskreis 10 über den Kühlflüssigkeit-Luft-Wärmetauscher 23, den Elektromotor 2, die Leistungselektronik 3 und die Traktionsbatterie 4 zirkuliert wird, oder derart, dass die erwärmte Kühlflüssigkeit mittels der Pumpe 21 in einem zweiten Flüssigkeitskreis 20 nur über den Kühlflüssigkeit-Luft-Wärmetauscher 23 zirkuliert wird. Wenn die Kühlflüssigkeit in dem ersten Flüssigkeitskreis 10 zirkuliert wird, können die elektrischen Komponenten (2, 3, 4) über die von dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 freigesetzte Wärme erwärmt werden. Wenn die Kühlflüssigkeit in dem zweiten Flüssigkeitskreis 20 zirkuliert wird, wird die Wärme von dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 nur zum Beheizen der zu erwärmenden Luft genutzt.
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In 2 ist ein Kühlflüssigkeitskreislauf in stark vereinfachter Form dargestellt. Der Kühlflüssigkeitskreislauf kann insbesondere weitere Komponenten sowie Abzweigungen aufweisen. In dem Kühlflüssigkeitskreislauf können z. B. unter anderem noch weitere Wärmetauscher angeordnet sein, z. B. um auch eine Kühlung der elektrischen Komponenten des Antriebsstrangs (2, 3, 4) zu ermöglichen.
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Im Folgenden wird die Ausgestaltung der Steuereinheit 31 des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 noch eingehender beschrieben. Die Steuereinheit 31 ist dazu ausgebildet, umfassend den Betrieb von sowohl dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 als auch dem elektrischen Heizelement 40 zu steuern. Z. B. kann in der Steuereinheit 31 vorgesehen sein, dass bei einer Inbetriebnahme des Fahrzeugheizsystems und abhängig von verschiedenen Parameter (z. B. Innentemperatur, Außentemperatur) zunächst sicherheitsrelevante Komponenten des Fahrzeugs, wie z. B. die Frontscheibe und Spiegel bei kalten Temperaturen, möglichst schnell erwärmt werden und dabei die Heizleistung von sowohl dem elektrischen Heizelement 40 als auch dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 eingesetzt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 31 ferner derart eingerichtet, dass bei einem hohen Heizleistungsbedarf das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 und das elektrische Heizelement 40 gleichzeitig betrieben werden, um die kombinierte Heizleistung dieser Wärmequellen bereitzustellen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 31 ferner derart eingerichtet, dass sie in Antwort auf ein Signal den Brenner des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 außer Betrieb setzt und ausschließlich das elektrische Heizelement 40 zum Beheizen ansteuert. In dieser Weise kann die Steuereinheit 31 die Fahrzeugheizvorrichtung 22 somit in einen Betriebszustand umschalten, in dem von dieser keine Emissionen (insbesondere keine Verbrennungsabgase) freigesetzt werden.
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Bei einer einfachen Realisierung kann das Signal zum Umschalten auf den emissionsfreien Betrieb z. B. durch eine aktive Eingabe eines Nutzers ausgelöst werden, z. B. durch eine Eingabe über eine Nutzerschnittstelle, wie z. B. einen Knopf oder Schalter. Es ist aber auch möglich, die Steuereinheit 31 derart einzurichten, dass diese automatisch in den emissionsfreien Betriebszustand umschaltet, wenn erkannt wird, dass sich das Fahrzeug in einem emissionsfreien Bereich (Zero-Emission-Zone) befindet oder sich in diesen hineinbewegt. Das automatische Erkennen kann dabei z. B. über ein Positionierungssystem erfolgen, mit dem die Position des Heizgeräts 30 bzw. des Fahrzeugs bestimmt wird, wobei die Information über emissionsfreie Bereiche ebenfalls in dem Positionierungssystem hinterlegt ist. Alternativ ist es z. B. auch möglich, die Umschaltung z. B. über Radiofrequenzsignale auszulösen, evtl. in Kombination mit RFID-Bauteilen. Es sind jedoch auch viele andere Möglichkeiten denkbar.
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Durch die zentrale Realisierung des Heizmanagements in der Steuereinheit 31 des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 ist ein effizientes Wärmemanagement für ein Fahrzeug bereitgestellt. Insbesondere kann die Steuereinheit 31 auch dazu ausgebildet sein, z. B. Informationen über den Ladezustand von elektrischen Energiespeichern in dem Fahrzeug oder weitere Parameter (Außentemperatur, Innentemperatur, etc.) auszuwerten und basierend darauf den Brenner des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 und das elektrische Heizelement 40 anzusteuern.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit 31 des brennstoffbetriebenen Heizgeräts 30 auch dazu ausgebildet, ein oder mehrere Gebläse zur Verteilung von erwärmter Luft in dem Fahrzeug anzusteuern oder z. B. Verteilerklappen zum Steuern von Luftströmungen der erwärmten Luft anzusteuern.
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Obwohl in Bezug auf die Ausführungsform beschrieben wurde, dass das brennstoffbetriebene Heizgerät 30 und das elektrische Heizelement 40 in einer kompakten Baugruppe zusammengefasst sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und es ist z. B. auch möglich, das elektrische Heizelement 40 und die zugehörige Leistungselektronik 41 separat von dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 vorzusehen. Es ist z. B. aber auch möglich, die Leistungselektronik 41 mit dem brennstoffbetriebenen Heizgerät 30 in einer kompakten Baugruppe zusammenzufassen und das elektrische Heizelement 40 separat von dieser auszubilden. Obwohl eine Ausführungsform beschrieben wurde, bei der nur ein elektrisches Heizelement 40 vorgesehen ist, ist es auch möglich, dass mehrere elektrische Heizelemente (z. B. an verschiedenen Stellen) in einem Fahrzeug vorgesehen sind.
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Es kann insbesondere auch vorgesehen werden, das brennstoffbetriebene Heizgerät separat und ohne elektrische Heizelemente und/oder zugehörige Leistungselektronik bereitzustellen. In diesem Fall kann das brennstoffbetriebene Heizgerät z. B. als Sonderausstattung oder zur Nachrüstung in Fahrzeugen mit einem elektrischen Heizelement (oder mehreren) vorgesehen werden.
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Obwohl bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels oftmals nur eine entsprechende Ansteuerung des elektrischen Heizelements 40 genannt ist, ist dies so zu verstehen, das auch mehrere elektrische Heizelemente in entsprechender Weise angesteuert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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