DE102010042301A1 - Heating system for electrically-driven vehicle, has control arrangement for controlling burner area based on temperature of medium and temperature reference, and default-operating unit for adjusting reference corresponding to default user - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizsystem, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, umfassend ein brennstoffbetriebenes Heizgerät mit einem vermittels einer Brennstoffförderanordnung mit Brennstoff und vermittels einer Verbrennungsluftförderanordnung mit Verbrennungsluft zu speisenden Brennerbereich, eine erste Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von in dem Brennerbereich bereitgestellter Wärme auf ein in einem Wärmeträgermediumkreislauf zirkulierendes erstes Wärmeträgermedium, eine zweite Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von im ersten Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf ein zweites Wärmeträgermedium und eine Ansteueranordnung zur Ansteuerung des Brennerbereichs auf der Grundlage der durch eine Temperaturfühleranordnung erfassten Temperatur des ersten Wärmeträgermediums und einer für das erste Wärmeträgermedium vorgegebenen Temperaturreferenz. Ferner betrifft dies vorliegende Erfindung ein Verfahren, mit welchem ein Fahrzeugheizsystem, welches beispielsweise so wie vorangehend erläutert aufgebaut sein kann, betrieben werden kann.The present invention relates to a vehicle heating system, in particular for electrically driven vehicles, comprising a fuel-operated heater with a by means of a fuel delivery arrangement with fuel and by means of a combustion air conveyor assembly with combustion air to be fed burner region, a first heat exchanger assembly for transferring heat provided in the burner region to a heat transfer medium in a circuit circulating first heat transfer medium, a second heat exchanger arrangement for transmitting heat transported in the first heat transfer medium heat to a second heat transfer medium and a drive arrangement for controlling the burner region on the basis of detected by a temperature sensor arrangement temperature of the first heat transfer medium and a predetermined temperature for the first heat transfer medium temperature reference. Furthermore, the present invention relates to a method with which a vehicle heating system, which can be constructed, for example, as explained above, can be operated.
Bei Fahrzeugheizsystemen, wie sie beispielsweise, jedoch nicht nur in elektromotorisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden, wird die in einen Fahrzeuginnenraum eingeleitete Luft bei entsprechendem Bedarf durch ein brennstoffbetriebenes Heizgerät erwärmt. Diese Anforderung besteht insbesondere bei elektromotorisch betriebenen Fahrzeugen, da dort kein Antriebsaggregat vorhanden ist, dessen Abwärme zur Erwärmung der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft genutzt werden kann. Aus Sicherheitsgründen wird dabei im Allgemeinen eine direkte Erwärmung der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft in einer Wärmetauscheranordnung eines brennstoffbetriebenen Heizgerätes vermieden. Das Hindurchleiten der Heizluft durch eine Wärmetauscheranordnung des Heizgeräts könnte bei entsprechendem Defekt in der Wärmetauscheranordnung eine Vermischung mit Verbrennungsabgasen zur Folge haben, Verbrennungsabgase könnten also in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet werden. Aus diesem Grund wird ein Wärmeträgermediumkreislauf zwischengeschaltet. In der Wärmetauscheranordnung des Heizgeräts nimmt das in dem Wärmeträgermediumkreislaus zirkulierende Wärmeträgermedium, im Allgemeinen eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, Wärme auf, transportiert diese zu einer weiteren Wärmetauscheranordnung, über welche die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft hinweg gefördert wird. Dabei wird dem Wärmeträgermedium im Wärmeträgermediumkreislauf Wärme entzogen und auf die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft übertragen.In vehicle heating systems, such as those used, for example, but not only in electric motor vehicles, the introduced into a vehicle interior air is heated as needed by a fuel-fired heater. This requirement exists in particular in electric motor vehicles, since there is no drive unit is available, the waste heat can be used to heat the air to be introduced into the vehicle interior. For safety reasons, direct heating of the air to be introduced into the vehicle interior in a heat exchanger arrangement of a fuel-operated heater is generally avoided. The passage of the heating air through a heat exchanger assembly of the heater could cause a corresponding error in the heat exchanger assembly with combustion exhaust gases, combustion exhaust gases could thus be introduced into the vehicle interior. For this reason, a heat transfer medium circuit is interposed. In the heat exchanger assembly of the heater takes the circulating in the heat transfer medium Kreislaus heat transfer medium, generally a liquid such. As water, heat, this transports them to a further heat exchanger assembly, via which the air to be introduced into the vehicle interior is conveyed away. Heat is removed from the heat transfer medium in the heat transfer medium circuit and transferred to the air to be introduced into the vehicle interior.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugheizsystem, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizsystems vorzusehen, mit welchen bei baulich einfacher Ausgestaltung eine Beeinflussung der Temperatur der in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft ermöglicht wird.It is the object of the present invention to provide a vehicle heating system, in particular for electrically driven vehicles, as well as a method for operating a vehicle heating system with which structurally simple design makes it possible to influence the temperature of the air to be introduced into a vehicle interior.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeugheizsystem, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, umfassend ein brennstoffbetriebenes Heizgerät mit einem vermittels einer Brennstoffförderanordnung mit Brennstoff und vermittels einer Verbrennungsluftförderanordnung mit Verbrennungsluft zu speisenden Brennerbereich, eine erste Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von in dem Brennerbereich bereitgestellter Wärme auf ein in einem Wärmeträgermediumkreislauf zirkulierendes erstes Wärmeträgermedium, eine zweite Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von im ersten Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf ein zweites Wärmeträgermedium, eine Ansteueranordnung zur Ansteuerung des Brennerbereichs auf der Grundlage der durch eine Temperaturfühleranordnung erfassten Temperatur des ersten Wärmeträgermediums und einer für das erste Wärmeträgermedium vorgegebenen Temperaturreferenz.According to a first aspect of the invention, this object is achieved by a vehicle heating system, in particular for electrically driven vehicles, comprising a fuel-operated heater with a by means of a fuel delivery arrangement with fuel and by means of a combustion air conveyor assembly with combustion air to be fed burner area, a first heat exchanger assembly for the transmission of in the burner area Provided heat to a circulating in a heat transfer medium circulation first heat transfer medium, a second heat exchanger assembly for transferring heat transported in the first heat transfer medium heat to a second heat transfer medium, a drive arrangement for controlling the burner region on the basis of the temperature detected by a temperature sensor arrangement of the first heat transfer medium and one for the first Heat transfer medium predetermined temperature reference.
Dabei ist weiter eine Temperaturreferenzvorgabe-Bedieneinheit vorgesehen zur Einstellung der Temperaturreferenz entsprechend einer Benutzervorgabe.In this case, a temperature reference specification operating unit is further provided for setting the temperature reference in accordance with a user specification.
Die vorliegende Erfindung nutzt die Zwischenschaltung eines Wärmeträgermediumkreislaufs zwischen das brennstoffbetriebene Heizgerät und die zu erwärmende Luft dazu, eine Beeinflussung der Temperatur dieser zu erwärmenden bzw. in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft mittelbar vorzunehmen, indem auf die Temperatur des im Wärmeträgermediumkreislauf zirkulierenden ersten Wärmeträgermediums eingewirkt wird. Hierzu wird entsprechend einer benutzerdefinierten Vorgabe eine Temperaturreferenz für dieses erste Wärmeträgermedium generiert, also keine Temperaturreferenz für die zu erwärmende Luft an sich. Es hat sich gezeigt, dass durch entsprechend einem Benutzerwunsch erfolgender Einstellung der Temperatur des ersten Wärmeträgermediums auch sehr präzise auf die Temperatur des zweiten Wärmeträgermediums, also z. B. der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft, eingewirkt werden kann.The present invention makes use of the interposition of a heat transfer medium circuit between the fuel-operated heater and the air to be heated to indirectly influence the temperature of this air to be heated or introduced into a vehicle interior by acting on the temperature of the first heat transfer medium circulating in the heat transfer medium circuit. For this purpose, a temperature reference for this first heat transfer medium is generated according to a user-defined specification, ie no temperature reference for the air to be heated per se. It has been shown that the temperature of the first heat transfer medium can also be adjusted very precisely to the temperature of the second heat transfer medium by means of a user request for successful adjustment. As can be introduced into the vehicle interior air, can be acted upon.
Bei einer hinsichtlich der Wärmeübertragungseffizienz sehr vorteilhaften Variante wird vorgeschlagen, dass das erste Wärmeträgermedium eine Flüssigkeit ist oder/und das zweite Wärmeträgermedium in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft ist.In a variant which is very advantageous in terms of heat transfer efficiency, it is proposed that the first heat transfer medium be a liquid or / and the second Heat transfer medium is to be introduced into a vehicle interior air.
Um die Ansteueranordnung in einfacher Weise in einen Zustand zu versetzen, entsprechend einem Benutzerwunsch die Temperaturreferenz für das erste Wärmeträgermedium bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Temperaturreferenzvorgabe-Bedieneinheit ein Temperaturreferenzsignal für die Ansteueranordnung bereitstellt und dass die Ansteueranordnung beruhend auf dem Temperaturreferenzsignal die Temperaturreferenz für die Ansteuerung des Brennerbereichs erzeugt.In order to enable the drive arrangement in a simple manner to be able to provide the temperature reference for the first heat transfer medium according to a user request, it is proposed that the temperature reference specification operating unit provide a temperature reference signal for the drive arrangement and that the drive arrangement based on the temperature reference signal, the temperature reference for generates the control of the burner area.
Die Bereitstellung der zum Erreichen der gewünschten Temperatur des ersten Wärmeträgermediums erforderlichen Heizleistung im Heizgerät kann ohne übermäßig hohen Regelaufwand dadurch erreicht werden, dass die Temperaturreferenz eine obere Temperaturschwelle oder/und eine untere Temperaturschwelle umfasst.The provision of the required heating to achieve the desired temperature of the first heat transfer medium heating power in the heater can be achieved without excessive control effort, characterized in that the temperature reference comprises an upper temperature threshold and / or a lower temperature threshold.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizsystems, insbesondere für elektrisch betriebene Fahrzeuge, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Maßnahme:
- – Ansteuern eines Brennerbereichs eines brennstoffbetriebenen Heizgeräts zur Bereitstellung von auf ein in einem Wärmeträgermediumkreislauf zirkulierendes Wämeträgermedium zu übertragender Wärme beruhend auf einer Temperatur des Wärmeträgermediums im Wärmeträgermediumkreislauf und einer Temperaturreferenz, wobei die Temperaturreferenz beruhend auf einer benutzerdefinierten Vorgabe erzeugt wird.
- Driving a burner area of a fuel-operated heater to provide heat to be transferred to a heat transfer medium circulating in a heat transfer medium based on a temperature of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation and a temperature reference, the temperature reference being generated based on a user-defined default.
Bei dieser Vorgehensweise kann vorgesehen sein, dass beruhend auf der benutzerdefinierten Vorgabe ein Eingangssignal in die Ansteueranordnung eingegeben wird und die Ansteueranordnung die Temperaturreferenz beruhend auf dem Eingangssignal erzeugt.In this approach, it can be provided that an input signal is input to the drive arrangement based on the user-defined specification and the drive arrangement generates the temperature reference based on the input signal.
Die Temperaturreferenz kann eine obere Temperaturschwelle oder/und eine untere Temperaturschwelle umfassen, so dass beispielsweise ein Temperaturbereich definiert wird, in welchem die Temperatur des Wärmeträgermediums liegen sollte.The temperature reference may include an upper temperature threshold and / or a lower temperature threshold, so that, for example, a temperature range is defined, in which the temperature of the heat transfer medium should be.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
In
Bei im Brennerbereich
In einer zweiten Wärmetauscheranordnung
Das Fahrzeugheizsystem
Die Ansteueranordnung
Das Fahrzeugheizgerät
Vermittels der Bedieneinheit
Die Bedieneinheit
Auf diese Art und Weise ist es für den Benutzer eines Fahrzeugs möglich, durch Einwirkung auf die Bedieneinheit
Bevor im Folgenden Bezug auf die
In
Es sei hier darauf hingewiesen, dass bei der Erzeugung dieser Temperaturschwellen verschiedene Vorgehensweisen möglich sind. So können Basiswerte vorgegeben werden, beispielsweise für den Fall einer gewünschten sehr hohen Temperatur, wobei diese Basiswerte beispielsweise den in
In der
Eine Kurvenschar b zeigt den Verlauf der Heizlufttemperatur HL, gemessen an verschiedenen Ausströmpositionen in einem Fahrzeug. Man erkennt, dass der Verlauf der Heizlufttemperatur HL grundsätzlich dem Verlauf der Temperatur des ersten Wärmeträgermediums folgt, also die dort erkennbaren Oszillationen sich auch in der Temperatur der Heizluft zeigen. Die Heizluft weist jedoch eine Temperatur auf, die im Mittel bei etwa 60°C liegt, also etwa 20°C unter der Temperatur des ersten Wärmeträgermediums. Dies wird im Wesentlichen natürlich auch davon abhängen, mit welcher Temperatur die Heizluft an die zweite Wärmetauscheranordnung
Eine Kurve c zeigt die Umgebungstemperatur, die am Beginn noch der Temperatur sowohl des Wärmeträgermediums als auch der Heizluft entspricht. Man erkennt, dass erst nach etwa 1,5 Minuten das Heizgerät
Bei dem in
In
In
Deutlich erkennbar ist, dass durch das Verschieben der beiden Temperaturschwellen nach unten auch die Heizlufttemperatur entsprechend nach unten verschoben ist, so dass sich hier ein mittlerer Wert von etwa 50°C einstellt. Dies zeigt, dass eine Verschiebung der Temperaturschwellen, also der Temperaturreferenz, für das Wärmeträgermedium eine im Wesentlichen gleich große Verschiebung der Temperatur bzw. der mittleren Temperatur der Heizluft mit sich bringt.It can clearly be seen that moving the two temperature thresholds downwards also shifts the heating air temperature downwards so that an average value of about 50 ° C. is set here. This shows that a displacement of the temperature thresholds, ie the temperature reference, for the heat transfer medium brings about a substantially equal displacement of the temperature or the average temperature of the heating air.
In
Wird bei dieser Temperaturvorgabe dann mit größerer Förderleistung des Heizluftgebläses
Wie in den
Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, in technisch sehr einfacher Weise die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft zu beeinflussen. Diese Beeinflussung erfolgt mittelbar dadurch, dass entsprechend einer benutzerdefinierten Vorgabe eine Temperaturreferenz für ein Wärmeträgermedium beeinflusst wird, so dass an sich die benutzerdefinierte Vorgabe oder eine Änderung derselben zunächst eine entsprechende Temperaturänderung des Wärmeträgermediums im Wärmeträgermediumkreislauf bewirkt. Diese Temperaturänderung hat eine entsprechende Änderung der thermischen Wechselwirkung zwischen dem Wärmeträgermedium einerseits und der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft andererseits in der zweiten Wärmetauscheranordnung zur Folge, so dass eine Verschiebung der Temperatur des Wärmeträgermediums auch eine Verschiebung der Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft bewirkt.With the present invention, it is possible to influence the temperature of the air to be introduced into the vehicle interior in a technically very simple manner. This influence is indirectly effected by influencing a temperature reference for a heat transfer medium in accordance with a user-defined specification, so that the user-defined specification or a change thereof initially causes a corresponding temperature change of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation. This temperature change has a corresponding change in the thermal interaction between the heat transfer medium on the one hand and the air to be introduced into the vehicle interior on the other hand in the second heat exchanger arrangement result, so that a shift in the temperature of the heat transfer medium also causes a shift in the temperature of the air to be introduced into the vehicle interior.
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