DE102009048627A1

DE102009048627A1 - Klimatisierungseinrichtung und Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102009048627A1
Application number: DE200910048627
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl.-Des. Bildhäuser
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2010-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung (12) für ein Fahrzeug (10), mit einem Heizungswärmetauscher (14) zum Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs (10). Der Heizungswärmetauscher (14) ist mit wenigstens einem weiteren Wärmetauscher (16) gekoppelt, in welchen Abwärme einer Betriebsbremse des Fahrzeugs (10) einbringbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Heizungswärmetauscher zum Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs.
In Fahrzeugen ist üblicherweise eine Klimatisierungseinrichtung vorgesehen, welche einen Heizungswärmetauscher umfasst. Ein Luftstrom kann mittels des Heizungswärmetauschers erwärmt und zum Beheizen des Fahrgastraums in den Fahrgastraum eingebracht werden.
Insbesondere bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, also bei Fahrzeugen die nicht oder nur teilweise zum Generieren von Antriebsenergie die Verbrennung von fossilen Kraftstoffen nutzen, ist es bisweilen schwierig, Wärme zum Beheizen des Fahrgastraums bereitzustellen, ohne hierfür elektrische Energie einzusetzen, die dann nicht mehr für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht. Jedoch auch bei einem Fahrzeug mit einem modernen und effizienten Dieselmotor ist es bisweilen schwierig, aus dem Verbrennungsprozess ausreichend Abwärme bereitzustellen, welche für den Heizungswärmetauscher der Klimatisierungseinrichtung nutzbar ist. Auch bei einem solchen Fahrzeug wird daher auf elektrische Zuheizer zurückgegriffen. Das Beheizen des Fahrgastraums über einen zumindest teilweise mit elektrischer Energie beaufschlagten Heizungswärmetauscher belastet dann auch hier den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Klimatisierungseinrichtung der eingangs genannten Art bzw. ein Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs zu schaffen, welche bzw. welches einen vergleichsweise schonenden Umgang mit elektrischen Energiereserven des Fahrzeugs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Klimatisierungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug umfasst einen Heizungswärmetauscher zum Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs. Der Heizungswärmetauscher ist mit wenigstens einem weiteren Wärmetauscher gekoppelt, in welchen Abwärme einer Betriebsbremse des Fahrzeugs einbringbar ist. Durch die Abwärme wenigstens einer Betriebsbremse, die zumindest teilweise in den Heizungswärmetauscher eingebracht wird, muss im geringeren Maße auf andere Einrichtungen zum Beheizen des Fahrgastraums zurückgegriffen werden. Insbesondere kann so elektrische Energie eingespart werden, anstatt diese für eine elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für einen elektrischen Zuheizer, zu nutzen.
Der durch die beschriebene Klimatisierungseinrichtung ermöglichte vergleichsweise schonende Umgang mit elektrischen Energiereserven des Fahrzeugs ist insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug vorteilhaft, bei welchem dann die Einsparung an elektrischer Energie zum Vortrieb des Fahrzeugs genutzt und somit die Reichweite des Fahrzeugs vergrößert wird. Jedoch auch bei einem Fahrzeug mit einer mit Diesel betriebenen Verbrennungskraftmaschine kann das Nutzen der Abwärme wenigstens einer Betriebsbremse das Betreiben eines elektrischen Zuheizers unnötig machen und so zum Einsparen elektrischer Energie beitragen.
Da durch den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs vergleichsweise wenig elektrische Energie zum Beheizen des Fahrgastraums zur Verfügung gestellt zu werden braucht, kann so die Größe des elektrischen Energiespeichers verringert und damit das Gewicht des Fahrzeugs reduziert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung überdeckt der wenigstens eine weitere Wärmetauscher eine Bremsscheibe der Betriebsbremse zumindest bereichsweise. Ein besonders guter Wärmeeintrag von der Bremsscheibe in den wenigstens einen weiteren Wärmetauscher ist erreichbar, wenn der weitere Wärmetauscher die Bremsscheibe zumindest bereichsweise beidseitig überdeckt.
Besonders kurze Leitungslängen der Klimatisierungseinrichtung sind erreichbar, wenn der wenigstens eine weitere Wärmetauscher an wenigstens einer Bremsscheibe der Betriebsbremse einer Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet ist. Hier wirken zudem besonders hohe Bremskräfte, welche das Einbringen von thermischer Energie in den weiteren Wärmetauscher besonders effizient gestalten. Auch kann, insbesondere ergänzend, an den Bremsscheiben der Betriebsbremse einer Hinterachse des Fahrzeugs jeweils ein Wärmetauscher vorgesehen sein um so die Abwärme der Betriebsbremsen besonders weitgehend zu nutzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs, bei welchem mittels eines Heizungswärmetauschers ein Fahrgastraum des Fahrzeugs beheizt wird, ein vergleichsweise schonender Umgang mit elektrischen Energiereserven des Fahrzeugs ermöglicht. Hierbei wird in den Heizungswärmetauscher mittels wenigstens eines weiteren Wärmetauschers Abwärme einer Betriebsbremse des Fahrzeugs eingebracht.
Die für die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung, welche Abwärme der Betriebsbremsen des Fahrzeugs nutzt; und
2 einen an einer Bremsscheibe einer Betriebsbremse des Fahrzeugs gemäß
1 angeordneten Wärmetauscher in einer vergrößerten, perspektivischen Ansicht.
Bei einem in 1 gezeigten Fahrzeug 10 kann es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug handeln. Eine wie nachfolgend beschrieben ausgebildete Klimatisierungseinrichtung 12 des Fahrzeugs 10 ist jedoch auch für ein Fahrzeug 10 mit Dieselmotor vorteilhaft, welcher vergleichsweise wenig Abwärme generiert.
Die Klimatisierungseinrichtung 12 umfasst einen Heizungswärmetauscher 14, welcher dem Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs 10 dient. Der Heizungswärmetauscher 14 ist mit vier weiteren Wärmetauschern 16 gekoppelt, über welche Abwärme der an den vier Rädern 18 des Fahrzeugs 10 angeordneten Betriebsbremsen 20 rückgewinnbar ist (vgl. 2). Jeweils eine Anschlussleitung 22 der Klimatisierungseinrichtung 12 führt von einem Auslass 24 des jeweiligen Wärmetauschers 16 zu dem Heizungswärmetauscher 14. Entsprechend führt eine jeweilige Rücklaufleitung 26 zu einem Einlass 28 des jeweiligen Wärmetauschers 16 (vgl. 2).
Beim Bremsen mittels der jeweiligen Betriebsbremse 20 des Fahrzeugs 10 generierte Abwärme von Bremsscheiben 30 wird also über die Wärmetauscher 16 dem Heizungswärmetauscher 14 zur Verfügung gestellt. Dadurch kann ein elektrischer Zuheizbedarf verringert werden. Insbesondere bei einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug kann so besonders viel elektrische Energie zum Antreiben des Fahrzeugs 10 genutzt werden, so dass eine besonders große Reichweite des Fahrzeugs 10 realisierbar ist. Auch kann ein weniger zum Bereitstellen von Heizleistung beanspruchter elektrischer Energiespeicher vergleichsweise klein ausgelegt und somit das Gewicht des Fahrzeugs 10 reduziert werden. Dies ist insbesondere bei einer kalten Außentemperatur von Vorteil, bei welcher die Heizleistung des Heizungswärmetauschers 14 zum Einstellen eines Komforts benötigt wird und gleichzeitig die Bereitstellung elektrischer Energie durch den elektrischen Energiespeicher erschwert ist.
Bei einem zu großen Wärmeeintrag in ein durch die Leitungen 22, 26 und die Wärmetauscher 16, 14 strömendes Wärmeübertragungsmedium kann eine Absperreinrichtung 32 geöffnet werden. So wird das Durchströmen eines Kühlers 34 der Klimatisierungseinrichtung 12 ermöglicht. Der Kühler 34 kann, wie beispielhaft gezeigt, in einem Frontbereich des Fahrzeugs 10 angeordnet sein.
Zum Erfassen einer Temperatur des Wärmeübertragungsmediums kann ein Temperaturfühler vorgesehen sein. Insbesondere kann die Absperreinrichtung 32 als Temperaturregler ausgebildet sein, welcher mit dem Temperaturfühler gekoppelt ist. Dadurch kann das Durchströmen des Kühlers 34 in Abhängigkeit von der dem Heizungswärmetauscher 14 zur Verfügung gestellten und nicht zum Beheizen des Fahrgastraums benötigten Wärme geregelt werden.
Insbesondere aus 2 ist erkennbar, dass der Wärmetauscher 16 ein Inneres Teil 36 und ein äußeres Teil 38 umfasst, so dass die Bremsscheibe 30 bereichsweise beidseitig, nämlich unter Auslassung eines Bremssattels 40, von dem Wärmetauscher 16 überdeckt ist.

Claims

Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug (10), mit einem Heizungswärmetauscher (14) zum Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungswärmetauscher (14) mit wenigstens einem weiteren Wärmetauscher (16) gekoppelt ist, in welchen Abwärme einer Betriebsbremse (20) des Fahrzeugs (10) einbringbar ist.
Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine weitere Wärmetauscher (16) eine Bremsscheibe (30) der Betriebsbremse (20), insbesondere beidseitig, zumindest bereichsweise überdeckt.
Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine weitere Wärmetauscher (16) an wenigstens einer Bremsscheibe (30) der Betriebsbremse (20) einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung (12) wenigstens einen, insbesondere mit einem Temperaturregler (32) gekoppelten, Temperaturfühler zum Erfassen einer Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums umfasst.
Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung (12) einen, insbesondere mittels einer Absperreinrichtung (32) absperrbaren, Kühler (34) umfasst.
Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs (10), bei welchem mittels eines Heizungswärmetauschers (14) ein Fahrgastraum des Fahrzeugs beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Heizungswärmetauscher (14) mittels wenigstens eines weiteren Wärmetauschers (16) Abwärme einer Betriebsbremse (20) des Fahrzeugs (10) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Klimatisierungseinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird.