DE19720895A1

DE19720895A1 - Verfahren zur Beheizung des Fahrgastraumes eines Fahrzeuges und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19720895A1
Application number: DE19720895A
Authority: DE
Inventors: Jens Schulenburg; Edgard Grundmann; Helmut Launhardt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-05-25
Filing date: 1997-05-17
Publication date: 1997-11-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung des Fahrgastraumes eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Ver fahrens, insbesondere für die Kaltstartphase des Fahrzeuges.

Aus der DE 42 06 611 A1 ist es bekannt, die Abwärme der Antriebskomponenten, insbeson dere die im Antriebsmotor, im Getriebe und in der Batterieeinheit entstehende Abwärme über einen zirkulierenden und durch eine elektrische Pumpe angetriebenen Kühlflüssigkeits kreislauf einem Heizwärmetauscher zur Erwärmung von Luft für den Fahrgastraum eines Elektrofahrzeuges zuzuführen und die aus dem Heizwärmetauscher austretende abgekühlte Flüssigkeit durch Nutzung der Abwärme wieder aufzuheizen. Dem Heizwärmetauscher ist ein Wärmespeicher vorgeschaltet, durch den es ermöglicht wird, nach einer auch mehrstün digen Fahrtunterbrechung sofort wieder Wärmeenergie zum Heizen des Fahrgastraumes zur Verfügung zu haben. Ebenso kann die Anordnung weiterer Wärmequellen im Kühlflüssig keitskreislauf vorgesehen sein, da die Abwärme der Antriebskomponenten von der Wärme menge her für eine Beheizung des Fahrgastraumes, insbesondere bei niedrigen Außentem peraturen, nicht ausreicht. So kann eine elektrische Zusatzheizung zur Erwärmung von Luft für den Fahrgastraum angeordnet werden, mit der der Fahrgastraum während des Aufla dens der Batterie beheizt werden kann, so daß bei Fahrtantritt bereits ein warmer Fahrgast raum zur Verfügung steht.

Aus der DE 43 27 866 C2 ist es bekannt, einen in einem Kühlflüssigkeitskreislauf für die Antriebskomponenten eines Elektrofahrzeuges angeordneten und einem Heizwärme tauscher für die Beheizung des Fahrgastraumes vorgeschalteten oder vorschaltbaren Wär mespeicher mit bei der Batterieaufladung an einer stationären Ladestation entstehenden Abwärme über den Kühlflüssigkeitskreislauf zu laden, so daß bedarfsweise Wärme aus diesem entnommen werden kann. Zusätzlich kann der Wärmespeicher bei der Batterieaufla dung auch mit einem separaten, in der Schrift nicht näher dargestellten, im Kühlflüssigkeits kreislauf angeordneten zusätzlichen Heizelement geladen werden. Mit diesem Heizelement kann der Fahrgastraum auch unter Umgehung des Wärmespeichers vorgeheizt werden, solange das Elektrofahrzeug zum Laden der Batterie mit dem Ladestrom verbunden ist, vor geheizt werden, so daß zugunsten einer größeren Reichweite keine bordeigene Energie zum Beheizen des Fahrgastraumes verwendet werden muß. In einem solchen Fall werden rechtzeitig vor Abfahrtzeit mit Hilfe einer Zeituhr das elektrische Heizelement aktiviert und die im Flüssigkeitskreislauf angeordnete elektrische Umwälzpumpe und das Gebläse für die durch den Heizwärmetauscher zu erwärmende Luft für den Fahrgastraum erwärmt.

Die elektrischen Zusatzheizungen für die Aufladung des Wärmespeichers oder die Behei zung des Fahrgastraumes können nur stationär aus dem Netz betrieben werden. Eine Energieentnahme aus der Traktionsbatterie würde mit einer Verringerung der Reichweite des Elektrofahrzeuges einhergehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Beheizung des Fahrgastraumes eines Fahr zeuges zu schaffen, durch welches die Beheizung unabhängig von einem Netzanschluß und bei geringer Umweltbelästigung jederzeit möglich ist, und eine Einrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 3 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einem separaten Heizflüssigkeitskreislauf, in dem eine Heizflüssigkeit mit einer ansteuer baren Pumpe einem Wärmespeicher und danach zur Wärmeabgabe an Luft für den Fahr gastraum einem Heizwärmetauscher zugeführt und nach Durchströmung desselben wieder erhitzt und erneut dem Wärmespeicher zugeführt wird, wird die Erhitzung der Heizflüssigkeit erfindungsgemäß durch eine kraftstoffbetriebene Zusatzheizung vorgenommen. Die ansteu erbare Pumpe ist unabhängig von der Zusatzheizung betreibbar, diese jedoch nur in Abhängigkeit von der Pumpe, derart, daß bei Einschalten der Zusatzheizung zunächst die Pumpe und danach mit einer vorbestimmbaren Verzögerung die Zusatzheizung in Betrieb gesetzt wird. Ist das Fahrzeug ausgekühlt und der Wärmespeicher nicht geladen, so wird die Zeitverzögerung vorbestimmbar gering gewählt. Wird das Fahrzeug bei Benutzung während der Heizperiode mit geladenem Wärmespeicher abgestellt, so daß auch bei einer mehr stündigen Fahrtunterbrechung Wärme aus dem Wärmespeicher zur Verfügung steht, so wird bei Fahrtbeginn und ausgekühltem Fahrgastraum und Einschalten der Zusatzheizung zuerst die Pumpe in Betrieb gesetzt, wodurch die Flüssigkeit im Heizflüssigkeitskreislauf aus dem Wärmespeicher durch den Heizwärmetauscher unter Abgabe von Wärme an Luft für den Fahrgastraum und danach durch die noch nicht gezündete Zusatzheizung strömt. Diese zündet bei einer bevorzugten Ausführungsform, wenn sie durch die Heizflüssigkeit auf eine vorbestimmte Temperatur aufgewärmt ist, so daß deren Zündbereitschaft zuverlässig sichergestellt ist und Schadstoffemissionen reduziert sind.

Durch die Kopplung des Wärmespeichers mit der kraftstoffbetriebenen Zusatzheizung gelingt es somit, die bis zu mehrere Minuten dauernde Aufheizphase des Fahrgastraumes ohne Betreiben der Zusatzheizung vorzunehmen und eine rauch-, geruch- und geräuschbe lästigende Vorheizung über eine Zeituhr vor Fahrtbeginn zu vermeiden, wie sie bei kraft stoffbetriebenen Zusatzheizungen üblich ist.

Während des weiteren Fahrbetriebes bei Betreiben der Zusatzheizung wird auch der Wär mespeicher nachgeladen, und die Zusatzheizung wird automatisch wieder ausgeschaltet, wenn der Wärmespeicher geladen ist. Bei aufgeheiztem Fahrgastraum verringert sich der Wärmebedarf, so daß die Nachladung des Wärmespeichers nur in größeren Zeitabständen zu erfolgen braucht. Damit fungiert der Wärmespeicher auch als Puffer im Heizkreislauf und reduziert die Anzahl der Ein- und Ausschaltvorgänge der Zusatzheizung. Es werden eine gleichmäßige Wärmeversorgung sichergestellt, Komfort und Betriebssicherheit erhöht.

Die Durchführung des Verfahrens wird mit einer Einrichtung ermöglicht, die einen Flüssig keitskreislauf, einen in diesem angeordneten Heizwärmetauscher, einen diesem vorgeschal teten Wärmespeicher und eine ansteuerbare Pumpe aufweist, wobei diese vorzugsweise in einer kraftstoffbetriebenen Zusatzheizung angeordnet ist. Die Pumpe ist unabhängig von der Zusatzheizung betreibbar, während die Zusatzheizung nur abhängig von der Pumpe betreibbar ist und erst nach Inbetriebnahme der Pumpe mit vorbestimmbarer Verzögerung zündet. Dazu weist die Zusatzheizung eine Zündeinrichtung auf, die bei Erreichen einer vor bestimmbaren Temperatur am Gehäuse und/oder der Zündeinrichtung gezündet wird. Zur Ermittlung der Temperatur des Gehäuses der Zusatzheizung ist dort ein Temperaturfühler angeordnet.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Elektrofahrzeug.

Die Einrichtung weist einen Flüssigkeitskreislauf 1, einen in diesem angeordneten Heizwär metauscher 2, einen diesem in Zirkulationsrichtung der Flüssigkeit vorgeschalteten Wärme speicher 3 sowie eine kraftstoffbetriebene Zusatzheizung 4 auf. Diese ist in Zirkulationsrich tung zwischen dem Heizwärmetauscher 2 und dem Wärmespeicher 3 angeordnet und mit einer integrierten elektrischen Pumpe 5 ausgestattet. Die Pumpe 5 wird von der Traktions batterie U des Elektrofahrzeuges gespeist und ist unabhängig von der Zusatzheizung 4 betreibbar. Die Zusatzheizung weist eine temperaturgesteuerte Zündeinrichtung 6 auf, die mit einem am Gehäuse der Zusatzheizung 4 angeordneten Temperaturfühler 7 verbunden ist und ebenfalls von der Traktionsbatterie gespeist wird.

Soll nun das Elektrofahrzeug bei geladenem Wärmespeicher 3 und ausgekühltem Fahrgast raum benutzt werden, wird die Zusatzheizung 4 eingeschaltet ohne jedoch die Zündein richtung 6 zu zünden, wodurch zunächst die Pumpe 5 gestartet wird. Die Heizflüssigkeit beginnt im Flüssigkeitskreislauf 1 zu zirkulieren, gelangt aus dem Wärmespeicher 3 in den Heizwärmetauscher 2 und wird dort unter Abgabe von Wärme an Luft für den Fahrgastraum teilabgekühlt. Danach gelangt die teilabgekühlte Heizflüssigkeit in die Zusatzheizung 4, durchströmt diese und gelangt anschließend wieder in und durch den Wärmespeicher 3. Die Zusatzheizung 4 wird dabei durch die Heizflüssigkeit erwärmt. Durch den am Gehäuse der Zusatzheizung 4 angeordneten Temperaturfühler 7 wird an die Zündeinrichtung 6 das Errei chen einer vorbestimmten Zündtemperatur signalisiert, die daraufhin die Zusatzheizung 4 zündet. Die Zündung erfolgt bei geladenen Wärmespeicher 3, wenn die Zusatzheizung 4 durch Wärmeabgabe aus der Heizflüssigkeit so erwärmt ist, daß deren Zündfähigkeit erheb lich verbessert und Emissionen verringert sind. Durch die erhitzte Heizflüssigkeit aus dem Wärmespeicher 3 wird so die bis zu mehrere Minuten dauernde Aufwärmphase der Zusatz heizung überbrückt und eine belästigende Vorheizung über eine Zeituhr bei stehendem Elektrofahrzeug vor dem Start vermieden.

Bezugszeichenliste

1 Flüssigkeitskreislauf
2 Heizwärmetauscher
3 Wärmespeicher
4 Zusatzheizung
5 Pumpe
6 Zündeinrichtung
7 Temperaturfühler
U Traktionsbatterie

Claims

1. Verfahren zur Beheizung des Fahrgastraumes eines Fahrzeuges, bei dem in einem Heiz flüssigkeitskreislauf Heizflüssigkeit mit einer ansteuerbaren Pumpe einem Wärmespei cher zur Wärmeaufnahme und danach zur Wärmeabgabe an Luft für den Fahrgastraum einem Heizwärmetauscher zugeführt und nach Durchströmung desselben wieder erhitzt und dem Wärmespeicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Heizflüssigkeit durch eine kraftstoffbetriebene Zusatzheizung (4) erfolgt, daß die Pumpe (5) unabhängig von der Zusatzheizung (4) und die Zusatzheizung (4) nur in Ab hängigkeit von der Pumpe (5) derart betrieben wird, daß bei Einschalten der Zusatzhei zung (4) zuerst die Pumpe (5) und danach mit einer vorbestimmbaren Verzögerung die Zusatzheizung (4) in Betrieb gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung, mit der die Zusatzheizung (4) in Betrieb gesetzt wird, in Abhängigkeit der Ladung des Wärmespei chers festgelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Zu satzheizung (4) in Abhängigkeit von der Temperatur des Gehäuses und/oder der Zünd einrichtung der Zusatzheizung (4) erfolgt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Flüssigkeitskreislauf, einem in diesem angeordneten Heizwärmetauscher, einem diesem vorgeschalteten Wärmespeicher und einer ansteuerbaren Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heizwärmetauscher (2) und dem Wärmespeicher (3) eine diesem vorgeschaltete kraftstoffbetriebene Zusatzheizung (4) angeordnet ist, daß die Pumpe (5) unabhängig von der Zusatzheizung (4) betreibbar ist, und daß die Zusatz heizung (4) eine temperaturgesteuerte Zündeinrichtung (6) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (6) in Abhängigkeit des Ausgangssignals eines am Gehäuse der Zusatzheizung (4) angeordne ten Temperaturfühlers steuerbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (5) in der Zusatzheizung (4) integriert ist.