CN107921838A - 用于供暖的方法和供暖系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于给机动车的内部空间供暖的方法以及一种供暖系统。在该方法中，在机动车中存储或产生的电能或由外部的能量源输送的电能被输送给电热换能器并在那里将其转换为热能，利用该热能来加载用于热能的载体介质。使用如下这样的电热换能器，该电热换能器在加热阶段中短时间地以比接下来的持续运行更高的加热功率来运行。以这种方式可以明显比已知的方法更快地加热机动车的内部空间。

Description

用于供暖的方法和供暖系统

技术领域

本发明涉及一种用于给机动车的内部空间供暖的方法，在该方法中，在机动车中存储或产生的电能或由外部的能量源输送的电能被输送给电热换能器并在那里将其转换为热能，利用该热能来加载用于热能的载体介质。

背景技术

已知的是，机动车的内部空间借助于电热换能器（电子加热器）在冷的环境温度下进行加热。在此情况下，最大加热功率视车辆种类而定被限制到大致5-7kW上，这点在非常低的温度下对应于稳定状态模式中的所需的热功率。

内部空间的变热在此情况下尤其在低的环境温度下进行得相当缓慢。相应的舒适性对于乘客而言在一定时间之后才达到，并且在很低的温度下完全不能达到。此外，由于小的加热功率而仅缓慢地对机动车的前窗玻璃进行除冰。这点是安全技术上的缺点。车辆内部空间的特别快速的加热以及前窗玻璃的特别快速的除冰因此是期望的。

车辆内部空间的加热一般利用换能器来进行，该换能器将电功率转换为热功率。利用所产生的热能来加载用于热能的载体介质，其中，用于热能的载体介质可以是冷却介质或空气。在使用冷却介质下，还通过冷却介质/空气热交换器来将热能提供给车辆内部空间。如今，用于加热过程的最大功率被限制到大致7kW上（例如在PTC加热器下）。如前面实施的那样，这点导致相对缓慢完成的加热过程。

用于加热过程的电能一般从车辆电池取得。

由DE 10 2012 004 008 A1已知用于运行以时间方式或以区段方式电动马达式驱动的车辆的方法，该车辆具有电的能量存储器、低温回路和冷回路，它们彼此热耦接。在此情况下，在制动过程期间再生的电能与外部温度和/或与电的能量存储器的充电状态相关地被导入给冷回路的压缩机或制动电阻。借助于制动电阻将再生的电能被转换为热的热能量，其可以以传统的方式输送给车辆内部空间用于供暖。

发明内容

因此，本方法提出借助于制动电阻来对机动车内部空间进行供暖，在制动过程期间给制动电阻输送再生的电能。

本发明从用于给机动车的内部空间进行供暖的已知方法出发，其中，用于加热过程的电热换能器的最大功率被限制到7kW上。本发明的任务在于提供一种开头所描述的形式的方法，利用其能够特别迅速地对车辆内部空间进行加热。

该任务根据本发明在所给出的形式的方法中通过以下方式解决，即，所述电热换能器在加热阶段中短时间地以比接下来的持续运行更高的>7kW、尤其是30-50kW的加热功率来运行并短时间地以针对该更高的加热功率必要的电能来加载。

根据本发明，以可以短时间提供更高功率、例如30kW或者更高的功率换能器、尤其是功率电阻来执行加热过程。以这种方式可以比在现有技术中明显更快地进行内部空间的加热过程或前窗玻璃的解冻（auftauen），其中，电热换能器以7kW的最大加热功率来工作，该最大加热功率也对应于该换能器的持续功率。根据本发明所使用的电热换能器短时间地例如在10-20秒的持续时间上利用尖峰范围内的一功率来运行。该尖峰运行在加热阶段中，优选在期望的加热周期开始时进行。出于能量角度，在该快速加热时不会比在现有技术中消耗多很多的能量。虽然要求更多功率，但是对此在较短的时间段内。在现有技术的加热过程中虽然要求较少功率，但是加热过程对此是长很多。

在理想情况下，针对根据本发明的运行模式，不需要比用于现有技术的典型运行模式更多的能量。

优选在电动车辆或混合动力车辆中执行根据本发明的方法。换句话说，本方法优选被使用在以时间方式或区段方式电动马达式被驱动的车辆中。根据本发明的方法此外也能够在具有内燃机的车辆中执行，其中，但是在这里，电运行车辆（具有再生可能性）中的经济性会更好。

作为用于热能的载体介质使用空气或冷却介质。在空气的情况下，电热换能器将热能直接给出（abgeben）到机动车的内部空间的空气处，以便以这种方式给内部空间供暖。如果将冷却介质使用作为用于热能的载体介质，那么热能由电热换能器给出到冷却介质处，该冷却介质然后通过热交换器来使内部空间的空气变热。

被需要用于使具有更高加热功率的电热换能器运行的电能由机动车中存储或由机动车产生的电能取得。在此可以在一实施方式中从车辆电池取得电能。这点例如可以这样地控制，使得仅当电池具有特定的充电状态时，才之后取得用于加热过程的能量，以便阻止电池的太强的卸载。在本发明的另一种实施方式中，针对加热过程所需的电能通过再生产生并存储或直接被转换为热能。这点例如可以通过制动电阻来实现。在此情况下，例如可以将车辆的在制动过程中产生的动能转换为电能，电能被输送给制动电阻并由该制动电阻转换为热能。借助于相应的控制，于是例如可以要么从电池，要么从制动电阻取得针对加热过程所需的能量。

例如也可以使用电热换能器，该电热换能器可以不仅从车辆电池馈给，而且利用再生式产生的电能来馈给。在此情况下，适当的控制可以视需要而用于能量输送的该一种或另外的形式。作为另外的替换方案，换能器也可以访问由外部的能量源输送的电能。

一方法变型方案已证实为特别适当，其中，电热换能器在加热周期开始时短时间地以更高的加热功率运行并之后被切换到具有更低的加热功率的持续运行上。已示出的是，通过短时间加热、例如在10-20秒的小时间段上能够获得可观的加热效果，该加热效果立即导致机动车内部空间的一定加热进而导致舒适性提高。因此，电热换能器在加热周期开始时短时间地以针对更高的加热功率必要的电能来供给并之后以针对更低加热功率必要的电能来加载。

本发明还涉及一种供暖系统，其用于机动车，所述供暖系统具有用于存储、产生或输送电能的装置以及电热换能器，给所述电热换能器输送电能并且所述电热换能器将所述电能转换为热能并以其来加载用于热能的载体介质。

该供暖系统根据本发明的特征在于：所述电热换能器这样地构造，使得所述电热换能器能够在加热阶段中短时间地以更高的>7kW、尤其是30-50kW的加热功率来运行，并且所述供暖系统具有用于电热换能器的供给系统，所述供给系统以所述用于产生、存储或输送电能的装置的针对短时间更高的加热功率所需的电能来供给所述换能器。

电热换能器以用于加热机动车内部空间的所产生的热能来加载载体介质。载体介质在此情况下可以是空气。当载体介质是冷却介质时，该系统具有热交换器，以便将热能从冷却介质传递到待变热的空气上。

由电热换能器所需的电能可以由车辆的电池提供或由再生系统提供。再生系统例如可以具有制动电阻，所述制动电阻将所产生的电能转换为热能。也可以从外部的能量源输送电能。

优选地，供暖系统具有控制系统，所述控制系统将所述电热换能器短时间地切换到更高的加热功率上并之后切换到具有更低加热功率的持续运行上。

附图说明

本发明下面根据一实施例结合附图来细节阐释。其中：

图1示出了方块图，该方块图示出了机动车的供暖系统的最重要的组成部件；以及

图2示出了图表，该图表关于时间针对根据本发明的系统（新系统）以及根据现有技术的系统（老系统）示出了加热功率、冷却介质温度以及内部空间温度。

具体实施方式

示意性在图1中示出的系统具有车辆电池1和电热换能器2，其将电能转换为热能。当车辆内部空间4应当被供暖时，电热换能器2被操控。在此情况下涉及功率换能器（功率电阻），其可以短时间地提供更高的功率（例如30kW或更多），以便尽可能迅速地加热机动车的内部空间4。

在这里所示的实施方式中，供暖系统还具有冷却介质/空气热交换器3。由电热换能器所提供的热能被输送给冷却介质，热能由该冷却介质在热交换器3中传递给待供暖的机动车内部空间4的空气上。

该系统还设有制动电阻5，其在这里同样作为电热换能器起作用。具有这里所示的供暖系统的机动车涉及如下电动车辆，其中，在制动过程期间发电机式地运行所属的电动马达并再生式地提供电能给制动电阻5，该制动电阻将电能转换为热能。在此情况下也涉及功率换能器，其可以短时间提供更高的功率。利用所产生的热能同样加热了机动车内部空间4中的空气。

在这里所示的供暖系统中，未示出的控制系统例如可以从制动电阻5调出（abziehen）热能，如果该热能堆积的话，或者从车辆电池取得（entnehmen）所需（benötigt）的热能，如果没有热能被再生式产生的话。两个系统也可以共同地采取行动。

替代前面描述的电换能器2和制动电阻5也可以设置如下单个电热换能器，其可以利用车辆电池的电能或利用再生式产生的电能（有时也利用外部输送的电能）来供给，其中，控制系统可以按照需要来控制能量输送的形式。

图2在上图表中示出了根据本发明的系统（虚线示出）和现有技术的系统（利用实线示出）的加热功率。看到的是，电热换能器或制动电阻在加热周期开始时短时间地以非常高的功率来运行，从而使得进行了机动车内部空间的迅速（rasch）加热。加热功率在此情况下大致双倍地如已知的电子加热器那样那么大，该电子加热器的最大功率被限制到大致5-7kW上。已知的电子加热器恒定地（以持续功率）来运行，而根据本发明设置的电热换能器在高功率运行中的相对短的持续时间之后停止并直至加热周期结束以如下功率继续运行，该功率处于传统的电子加热器的功率之下。

图2的中间图表示出了在根据本发明的系统（虚线示出）中和在现有技术的系统（以实线示出）中的冷却介质温度的走向。看到的是，在根据本发明的系统中，冷却介质温度非常迅速地提高至一尖峰值并之后大致恒定保持。与之相对，在现有技术中仅发生温度的相对缓慢走向的提高。

相应地针对在下图表中示出的内部空间温度。在这里，根据本发明的系统中的虚线示出的温度也比已知系统中的温度（以实线示出）陡很多。

Claims (13)

1.用于给机动车的内部空间供暖的方法，在该方法中，在机动车中存储或产生的电能或由外部的能量源输送的电能被输送给电热换能器并在那里将其转换为热能，利用所述热能来加载用于热能的载体介质，其特征在于，所述电热换能器在加热阶段中短时间地以比接下来的持续运行更高的>7kW、尤其是30-50kW的加热功率来运行并短时间地以针对该更高的加热功率必要的电能来加载。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用针对5-7kW的持续功率所设计的电热换能器，所述电热换能器能够短时间地置入>7kW的尖峰功率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在电动车辆或混合动力车辆中执行该方法。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为用于热能的载体介质使用空气或冷却介质。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电能从车辆电池取得。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述电能通过再生来产生并尤其是直接被转换为热能。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热能通过作为电热换能器起作用的制动电阻来产生。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电热换能器在加热周期开始时短时间地以针对更高的加热功率必要的电能并之后以针对更低持续功率必要的电能来加载。

9.供暖系统，其用于机动车，所述供暖系统具有用于存储、产生或输送电能的装置以及电热换能器，给所述电热换能器输送电能并且所述电热换能器将所述电能转换为热能并以其来加载用于热能的载体介质，其特征在于，所述电热换能器（2、5）这样地构造，使得所述电热换能器能够在加热阶段中短时间地以比接下来的持续运行更高的>7kW、尤其是30-50kW的加热功率来运行，并且所述供暖系统具有用于电热换能器（2、5）的供给系统，所述供给系统以所述用于产生、存储或输送电能的装置的针对短时间更高的加热功率所需的电能来供给所述换能器（2、5）。

10.根据权利要求9所述的供暖系统，其特征在于，所述供暖系统具有用于用作载体介质的冷却介质的热交换器（3）。

11.根据权利要求9或10所述的供暖系统，其特征在于，所述供暖系统与用于产生电能的再生系统连接。

12.根据权利要求11所述的供暖系统，其特征在于，所述再生系统具有作为电热换能器起作用的制动电阻，所述制动电阻将所产生的电能转换为热能。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的供暖系统，其特征在于，所述供暖系统具有控制系统，所述控制系统将所述电热换能器（2、5）短时间地切换到更高的加热功率并之后切换到具有更低加热功率的持续运行上。