DE102009053387A1 - Device for heating passenger compartment i.e. Cabriolet vehicle, has cooling circuit assigned to heat-inducing drive component for cooling drive component, where cooling circuit and heating cycle are assignable to each other - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen eines Fahrgastraums eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs.The invention relates to a device for heating a passenger compartment of an electrically driven vehicle.
Vorrichtungen sowie Verfahren zum Beheizen eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs sind bekannt. Dazu kann Wärme von zumindest einer wärmespendenden Komponente des Fahrzeugs auf den Innenraum übertragen werden. Zusätzlich kann Wärme von einer Zuheizvorrichtung auf den Innenraum übertragen werden. Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Beheizen eines Fahrgastraums eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere eine einfache Steuer- und/oder Regelbarkeit und/oder eine möglichst hohe Energieeffizienz zu gewährleisten.The object of the invention is to enable improved heating of a passenger compartment of an electrically driven vehicle, in particular to ensure simple control and / or controllability and / or the highest possible energy efficiency.
Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Beheizen eines Fahrgastraums eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, mit einem dem Fahrgastraum zum Beheizen zuordenbaren Heizkreislauf, einer in den Heizkreislauf geschalteten Zuheizvorrichtung und einem zumindest einer wärmespendenden Antriebskomponente zugeordneten Kühlkreislauf zum Kühlen der Antriebskomponente, wobei der Heizkreislauf und der Kühlkreislauf einander mittels einer Mischbatterie zuordenbar sind, gelöst. Vorteilhaft kann mittels der Mischbatterie ein in dem Heizkreislauf und dem Kühlkreislauf strömendes Kühlmedium gemischt werden, wobei vorteilhaft mittels der Mischbatterie auf einfache Art und Weise ein Mischverhältnis eingestellt werden kann. Vorteilhaft kann durch die Mischung beziehungsweise die Zuordnung des Heizkreislaufes zu dem Kühlkreislauf ein mittels der Mischbatterie gesteuerter Wärmeübertrag von dem Kühlkreislauf auf den Heizkreislauf erfolgen. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, einen in dem Kühlkreislauf zirkulierenden Volumenstrom so einzustellen, dass die Zuheizvorrichtung diesen optimal, beziehungsweise mit einer maximalen Energieeffizienz erwärmen kann. Außerdem ist es möglich, in dem Kühlkreislauf vorhandene, sonst ungenutzte Abwärme mittels der Mischbatterie in den Heizkreislauf einzukoppeln, so dass die Zuheizvorrichtung ein vergleichsweise geringes Absolutmaß an Energie verbraucht. Mittels der optimalen Einstellung des Durchflusses durch die Zuheizvorrichtung kann vorteilhaft auch ein relatives Maß beziehungsweise ein Wirkungsgrad der Zuheizvorrichtung optimiert werden.The object is in a device for heating a passenger compartment of an electrically driven vehicle, with a passenger compartment for heating attributable heating circuit, connected in the heating circuit Zuheizvorrichtung and at least one heat-generating drive component associated cooling circuit for cooling the drive component, wherein the heating circuit and the cooling circuit each other be assigned by means of a mixer tap, solved. Advantageously, by means of the mixer tap, a cooling medium flowing in the heating circuit and the cooling circuit can be mixed, wherein advantageously a mixing ratio can be set in a simple manner by means of the mixer tap. Advantageously, by means of the mixture or the assignment of the heating circuit to the cooling circuit, a heat transfer controlled by the mixer tap from the cooling circuit to the heating circuit can take place. As a result, it is advantageously possible to set a volume flow circulating in the cooling circuit such that the auxiliary heating device can heat it optimally or with maximum energy efficiency. In addition, it is possible to couple in the cooling circuit existing, otherwise unused waste heat by means of the mixer tap into the heating circuit, so that the Zuheizvorrichtung consumes a comparatively small absolute amount of energy. By means of the optimum adjustment of the flow through the Zuheizvorrichtung can advantageously also a relative degree or efficiency of the Zuheizvorrichtung be optimized.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vorgesehen, dass mittels der Mischbatterie der Heizkreislauf und der Kühlkreislauf mit einem einstellbaren Volumenstromverhältnis in ein gemeinsames Teilstück zusammenführbar sind. In dem gemeinsamen Teilstück kann vorteilhaft Wärme von dem Heizkreislauf und dem Kühlkreislauf gemeinsam geführt werden. Mittels der Mischbatterie kann das Volumenstromverhältnis wie vorab beschrieben vorteilhaft eingestellt werden.In one embodiment of the device is provided that by means of the mixer tap the heating circuit and the cooling circuit can be merged with an adjustable volume flow ratio in a common section. Advantageously, heat can be conducted jointly by the heating circuit and the cooling circuit in the common section. By means of the mixer tap, the volume flow ratio can be advantageously set as described above.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das gemeinsame Teilstück einen dem Fahrgastraum zugeordneten Wärmetauscher aufweist. Vorteilhaft kann die in dem gemeinsamen Teilstück geführte Wärme mittels des Wärmetauschers auf den Fahrgastraum übertragen werden. Bei dem Wärmetauscher kann es sich um einen Wasser/Luft-Wärmetauscher handeln, wobei mittels des in dem gemeinsamen Teilstück geführten Volumenstroms in den Fahrgastraum strömende Luft erwärmt werden kann. Unter Fahrgastraum kann ein Innenraum des Fahrzeugs verstanden werden. Im Falle eines geöffneten Fahrzeugs, beispielsweise einem Cabriolet-Fahrzeug, kann darunter der Raum verstanden werden, in dem sich die Fahrgäste beziehungsweise ein Fahrer des Fahrzeugs aufhalten beziehungsweise aufhalten können.In a further embodiment of the device, it is provided that the common section has a heat exchanger associated with the passenger compartment. Advantageously, the guided in the common portion heat can be transmitted by means of the heat exchanger to the passenger compartment. The heat exchanger can be a water / air heat exchanger, wherein air flowing into the passenger compartment can be heated by means of the volume flow carried in the common section. Under passenger compartment, an interior of the vehicle can be understood. In the case of an open vehicle, for example a convertible vehicle, this can be understood as meaning the space in which the passengers or a driver of the vehicle can stay or stop.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das gemeinsame Teilstück der Zuheizvorrichtung nachgeschaltet ist. Vorteilhaft fließt durch die Zuheizvorrichtung nur ein geringerer Teilvolumenstrom, der vorteilhaft mittels der Mischbatterie beziehungsweise mittels Einstellen des in dem gemeinsamen Teilstück herrschenden Volumenstromverhältnisses eingestellt werden kann. Im Vergleich zu dem in dem gemeinsamen Teilstück strömenden Gesamtvolumenstrom wird die Zuheizvorrichtung von einem kleineren Volumenstrom durchströmt. Dies kann vorteilhaft dazu ausgenutzt werden, eine Eintrittstemperaturdifferenz der Zuheizvorrichtung zu erhöhen. Unter einer Eintrittstemperaturdifferenz kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Vorlauftemperatur und einer Rücklauftemperatur der Zuheizvorrichtung verstanden werden. Die Eintrittstemperaturdifferenz kann beispielsweise bei einer Rücklauftemperatur von 10°C und einer Vorlauftemperatur von 90°C bei ungefähr 80°C liegen. Vorteilhaft kann dem Vorlauf der Zuheizvorrichtung mittels der Mischbatterie ein ebenfalls mittels der wärmespendenden Antriebskomponente erwärmter Volumenstrom zugemischt werden, wobei die insgesamt enthaltende Wärme mittels des Wärmetauschers auf den Fahrgastraum übertragbar ist.In a further embodiment of the device is provided that the common portion of the Zuheizvorrichtung is connected downstream. Advantageously, flows through the Zuheizvorrichtung only a smaller partial volume flow, which can be advantageously adjusted by means of the mixer tap or by adjusting the prevailing in the common section volume flow ratio. Compared to the total volume flow flowing in the common section, the auxiliary heating device flows through a smaller volume flow. This can advantageously be exploited to increase an inlet temperature difference of the auxiliary heater. Under an inlet temperature difference, a temperature difference between a flow temperature and a return temperature of the Zuheizvorrichtung be understood. The inlet temperature difference, for example, at a return temperature of 10 ° C and a flow temperature of 90 ° C at about 80 ° C. Advantageously, a volume flow also heated by means of the heat-generating drive component can be admixed to the flow of the auxiliary heating device by means of the mixer tap, wherein the total heat contained can be transferred to the passenger compartment by means of the heat exchanger.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Mischbatterie der Zuheizvorrichtung nachgeschaltet und dem Wärmetauscher vorgeschaltet ist. Die Mischbatterie ist vorteilhaft zwischen die Zuheizvorrichtung, und den Wärmetauscher geschaltet, wobei vorteilhaft der Vorlauf der Zuheizvorrichtung unmittelbar vor dem Wärmetauscher mit dem Teilvolumenstrom des Kühlkreislaufs gemischt werden kann.In a further embodiment of the device it is provided that the mixer tap is connected downstream of the auxiliary heater and connected upstream of the heat exchanger. The mixer tap is advantageously connected between the Zuheizvorrichtung, and the heat exchanger, wherein advantageously the flow of the Zuheizvorrichtung can be mixed immediately before the heat exchanger with the partial volume flow of the cooling circuit.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Zuheizvorrichtung einen elektrisch betreibbaren PTC-Heizer (PTC = positiver Temperaturkoeffizient) aufweist. Vorteilhaft sind PTC-Heizer aufgrund ihrer Temperaturkennlinie vergleichsweise einfach steuer- beziehungsweise regelbar. Vorteilhaft kann mittels der Mischbatterie eine vergleichsweise hohe Eintrittstemperaturdifferenz eingestellt werden, die für PTC-Heizer eine besonders gute Energieeffizienz ermöglichen. Der PTC-Heizer ist von dem in dem Teilstück geführten Kühlmedium durchströmt und kann dieses entsprechend der Eintrittstemperaturdifferenz zum Beheizen des Fahrgastraums erwärmen.In a further exemplary embodiment of the device, it is provided that the auxiliary heating device has an electrically operable PTC heater (PTC = positive temperature coefficient). Advantageously, PTC heaters are relatively easy to control or regulate due to their temperature characteristic. Advantageously, by means of the mixer tap, a comparatively high inlet temperature difference can be set, which enables a particularly good energy efficiency for PTC heaters. The PTC heater is flowed through by the cooling medium guided in the section and can heat it according to the inlet temperature difference for heating the passenger compartment.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren zum Beheizen eines Fahrgastraums eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, mit Führen eines ersten Volumenstroms eines Kühlmediums durch eine Zuheizvorrichtung, Führen eines zweiten Volumenstroms des Kühlmediums durch zumindest eine wärmespendende Antriebskomponente des Fahrzeugs, Abzweigen eines Teilvolumenstroms des zweiten Volumenstroms, Beimischen des Teilvolumenstroms zu dem ersten Volumenstrom und Übertragen einer Wärmemenge von einem aus dem ersten Volumenstrom und dem Teilvolumenstrom des zweiten Volumenstroms zusammengesetzten Gesamtvolumenstroms des Kühlmediums auf den Fahrgastraum zum Beheizen des Fahrgastraums, gelöst. Das Verfahren ist insbesondere mittels einer vorab beschriebenen Vorrichtung durchführbar, wobei sich die vorab beschriebenen Vorteile ergeben.The object is also in a method for heating a passenger compartment of an electrically driven vehicle, with guiding a first volume flow of a cooling medium by a Zuheizvorrichtung, passing a second volume flow of the cooling medium through at least one heat-generating drive component of the vehicle, branching off a partial volume flow of the second volume flow, admixing the Partial volume flow to the first volume flow and transferring an amount of heat from a composite of the first volume flow and the partial volume flow of the second volume flow total volume flow of the cooling medium to the passenger compartment for heating the passenger compartment, solved. The method can be carried out in particular by means of a previously described device, resulting in the advantages described above.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Beimischen des Teilvolumenstroms mittels einer der Antriebskomponente und der Zuheizvorrichtung nachgeschalteten Mischbatterie vorgesehen. Vorteilhaft kann mittels der Mischbatterie auf einfache Art und Weise ein Verhältnis zwischen dem Teilvolumenstrom und dem ersten Volumenstrom eingestellt werden, wobei vorteilhaft der erste Volumenstrom in einem gewünschten Maß verringert werden kann, wobei vorteilhaft eine Vorlauf- und eine Rücklauftemperatur der Zuheizvorrichtung beziehungsweise die Eintrittstemperaturdifferenz einstellbar ist.In one embodiment of the method, an admixing of the partial volume flow is provided by means of a mixing battery arranged downstream of the drive component and the auxiliary heating device. Advantageously, a ratio between the partial volume flow and the first volume flow can be adjusted in a simple manner by means of the mixer tap, wherein advantageously the first volume flow can be reduced to a desired level, advantageously a flow and a return temperature of the Zuheizvorrichtung or the inlet temperature difference is adjustable ,
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Führen des Gesamtvolumenstroms des Kühlmediums durch einen dem Fahrgastraum zugeordneten Wärmetauscher vorgesehen. Vorteilhaft kann in dem Gesamtvolumenstrom geführte Wärme auf den Fahrgastraum übertragen werden. Der Gesamtvolumenstrom kann vorteilhaft Abwärme der wärmespendenden Antriebskomponente und Wärme der Zuheizvorrichtung mittels des Wärmetauschers auf den Fahrgastraum übertragen.In a further embodiment of the method, a guiding of the total volume flow of the cooling medium is provided by a heat exchanger associated with the passenger compartment. Advantageously, heat conducted in the total volume flow can be transmitted to the passenger compartment. The total volume flow can advantageously transfer waste heat of the heat-generating drive component and heat of the auxiliary heater by means of the heat exchanger to the passenger compartment.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Einstellen einer Vorlauftemperatur des Wärmetauschers mittels Einstellen eines Mischverhältnisses des ersten Volumenstroms zu dem Teilvolumenstrom vorgesehen. Das Einstellen kann auf einfache Art und Weise mittels der Mischbatterie erfolgen. Vorteilhaft kann mittels des eingestellten Mischverhältnisses eine Energieeffizienz der Zuheizvorrichtung positiv beeinflusst werden.In a further embodiment of the method, a setting of a flow temperature of the heat exchanger is provided by setting a mixing ratio of the first volume flow to the partial volume flow. The adjustment can be done in a simple manner by means of the mixer tap. Advantageously, by means of the set mixing ratio, an energy efficiency of the auxiliary heating device can be positively influenced.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug, eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens und/oder mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The object is also achieved in an electrically drivable vehicle, set up, designed and / or constructed for carrying out a previously described method and / or with a previously described device. This results in the advantages described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Erfindung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features form the subject of the invention, or independently of the claims, either alone or in any meaningful combination, and in particular can additionally also be the subject of one or more separate invention (s). The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Die einzige
Zur Erwärmung des Fahrgastraums
Der wärmespendenden Antriebskomponente
Der Parallelzweig
Die Mischbatterie
Mittels der Mischbatterie
Zum Antreiben des ersten Volumenstroms
Zur Steuerung der Vorrichtung
Die Kreisläufe
Der Heizkreislauf
Mittels der elektrischen Kontrolleinheit
Die Zuheizvorrichtung
Insbesondere kann vorteilhaft in einem Teillastbetrieb des Fahrzeugs
Das Abzweigventil
Mittels der Mischbatterie
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 33
- Fahrgastraumpassenger compartment
- 55
- Fahrzeugvehicle
- 77
- elektrischer Antriebelectric drive
- 99
- wärmespendende Antriebskomponenteheat-giving drive component
- 1111
- KühlkreislaufCooling circuit
- 1313
- Heizkreislaufheating circuit
- 1515
- ZuheizvorrichtungZuheizvorrichtung
- 1717
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1919
- Kühlmediumcooling medium
- 2121
- Pfeilearrows
- 2323
- erster Volumenstromfirst volume flow
- 2525
- zweiter Volumenstromsecond volume flow
- 2727
- Abzweigventildiverter valve
- 2929
- Bypasszweigbypass branch
- 3131
- Parallelzweigparallel branch
- 3333
- Kühlpumpecooling pump
- 3535
- Teilstücksection
- 3737
- Mischbatteriemixer tap
- 3939
- TeilvolumenstromPartial volume flow
- 4141
- Heizpumpeheat pump
- 4343
- Kontrolleinheitcontrol unit
- 4545
- Steuerleitungcontrol line
- 4747
- RegeltemperaturfühlerControl temperature sensor
- 4949
- Kühlercooler
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102005025390 A1 [0002] DE 102005025390 A1 [0002]
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