DE102011057105A1 - Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine elektrische Fahrzeugheizvorrichtung (1) mit zumindest einem elektrischen Heizelement (2) und einer Steuerungseinheit (3) zum Ansteuern des zumindest einen elektrischen Heizelements (2) bereitgestellt. Die Steuerungseinheit (3) ist dazu ausgebildet, einen Heizbetrieb des zumindest einen elektrischen Heizelements (2) mit Unterbrechungszeiträumen zu unterbrechen, in denen eine elektrische Leistungsversorgung des elektrischen Heizelements (2) unterbrochen wird, um einen gegebenenfalls ausgebildeten Lichtbogen zu erlöschen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Fahrzeugheizvorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung.
  • Es sind verschiedene Verfahren zum Beheizen von Fahrzeugen, insbesondere von motorbetriebenen Straßenfahrzeugen, bekannt. Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen, die über einen Verbrennungsmotor verfügen, ist es z.B. bekannt, die Abwärme des Verbrennungsmotors dazu zu nutzen, einen Fahrgastraum zu erwärmen. Üblicherweise wird dabei durch den Verbrennungsmotor erwärmte Kühlflüssigkeit durch einen Kühlflüssigkeit-Luft-Wärmetauscher geleitet, um Luft zu erwärmen, die einem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird.
  • Bei modernen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor reicht in vielen Fällen, insbesondere bei verbrauchsoptimierten Dieselmotoren, die Abwärme des Verbrennungsmotors nicht mehr für eine zufriedenstellende Beheizung aus, sodass zusätzliche Heizvorrichtungen zum Einsatz kommen. Die zusätzlichen Heizvorrichtungen können z.B. als Zuheizer ausgebildet sein, also während eines Betriebs des Antriebsmotors zusätzlich Heizleistung bereitstellen, oder auch als Standheizung ausgebildet sein, die sowohl während eines Betriebs des Antriebsmotors als auch bei ruhendem Antriebsmotor Heizleistung bereitstellen kann. Als zusätzliche Heizvorrichtungen sind dabei einerseits brennstoffbetriebene Heizvorrichtungen bekannt, die z.B. mit Benzin, Diesel, Ethanol oder Gas betrieben werden, und andererseits elektrische Heizvorrichtungen, die dazu ausgebildet sind, elektrische Energie in Wärmeenergie umzusetzen.
  • In Straßenfahrzeugen kommen als elektrische Heizelemente in vielen Fällen sogenannte PTC-Heizelemente zum Einsatz, die oberhalb einer vorgegebenen Temperatur einen sprunghaften Anstieg des elektrischen Widerstands zeigen und somit einen selbstregelnden Schutz gegen Überhitzung aufweisen. In Fällen, bei denen andere elektrische Heizelemente zum Einsatz kommen, ist es unter Sicherheitsgesichtspunkten oftmals erforderlich, weitere Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um eine Überhitzung der elektrischen Heizelemente zu vermeiden und Personen auch im Falle eines Unfalls vor Schäden zu bewahren. Diese Probleme sind in herkömmlichen Fahrzeugen, die nur über ein Niederspannungsbordnetz verfügen, das üblicherweise mit Spannungen zwischen 12 Volt und 42 Volt betrieben wird, relativ einfach zu überkommen.
  • EP 1 459 332 B1 beschreibt eine elektrische Heizvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Heizvorrichtung.
  • Es gibt einen Trend zu einer verstärkten Verbreitung von Fahrzeugen, die anstelle eines Verbrennungsmotors oder zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor in sogenannten Hybridfahrzeugen über einen oder mehrere Elektromotoren als Antrieb verfügen. In diesen Fahrzeugen steht üblicherweise ein Hochspannungsbordnetz zur Verfügung, das eine Spannung über 100 Volt, insbesondere über 150 Volt, z.B. zwischen 200 Volt und 1000 Volt aufweist. Bei derartigen Fahrzeugen ist es aus mehreren Gründen wünschenswert, auch eine elektrische Fahrzeugheizvorrichtung mit dem Hochspannungsbordnetz zu betreiben, unter anderem um auf relativ teure Spannungswandler verzichten zu können.
  • Bei einem Betrieb von elektrischen Heizvorrichtungen mit einer hohen Versorgungsspannung, wie sie in derartigen Hochspannungsbordnetzen vorliegt, tritt eine erhöhte Gefahr auf, dass sich bei einer ungewollten Unterbrechung der elektrischen Leistungsversorgung durch z.B. einen Wackelkontakt oder einen Kabelbruch ein Lichtbogen ausbilden kann, der die unterbrochene Stelle überbrückt. In einem solchen Fall besteht ein erhöhtes Risiko für das Ausbrechen eines Brandes.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Fahrzeugheizvorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung bereitzustellen, mit denen das Risiko eines Brandes durch ungewolltes Ausbilden eines Lichtbogens in einfacher und kostengünstiger Weise auch bei einem Betrieb mit einem Hochspannungsbordnetz vermindert werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch eine elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung weist zumindest ein elektrisches Heizelement und eine Steuerungseinheit zum Ansteuern des zumindest einen elektrischen Heizelements auf. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, einen Heizbetrieb des zumindest einen elektrischen Heizelements mit Unterbrechungszeiträumen zu unterbrechen, in denen eine elektrische Leistungsversorgung des elektrischen Heizelements unterbrochen wird, um einen gegebenenfalls ausgebildeten Lichtbogen zu erlöschen.
  • Da die Steuerungseinheit den Heizbetrieb des elektrischen Heizelements mit Unterbrechungszeiträumen unterbricht, ist in einfacher und kostengünstiger Weise das Risiko eines Brandes durch einen unerwünschten Lichtbogen reduziert, selbst wenn das elektrische Heizelement mit dem Spannungsniveau aus einem Hochspannungsbordnetz eines Fahrzeugs betrieben wird. Die von einer Lichtbogenausbildung ausgehende Gefahr ist dabei vermindert, ohne dass eine komplexe Ansteuerung oder eine gesonderte Regelung oder Überwachung in dieser Hinsicht erforderlich ist. Diese Maßnahme zur Verringerung eines Brandes aufgrund eines Lichtbogens kann dabei einfach realisiert werden, ohne eine leichte Anpassbarkeit der elektrischen Fahrzeugheizung an verschiedene Versorgungsspannungen zu beeinträchtigen. Eine leichte Anpassbarkeit an verschiedene Versorgungsspannungen ist unter anderem deshalb wünschenswert, weil Fahrzeughersteller mit unterschiedlichen Spannungsniveaus in den jeweiligen Hochspannungsbordnetzen der Fahrzeuge arbeiten. Die Maßnahme zur Verhinderung eines Brandes kann dabei unabhängig ausgestaltet sein, ohne wesentlich in die sonstige Ansteuerung vorhandener elektrischer Heizelemente einzugreifen.
  • Das elektrische Heizelement kann bevorzugt als elektrischer Widerstandsheizer (ohmscher Heizer) ausgebildet sein, der eine Leiterbahn aufweist, die sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung aufheizt, um ohmsche Wärme als Heizleistung bereitzustellen. Das elektrische Heizelement kann dabei insbesondere bevorzugt durch ein Schichtheizelement gebildet sein, bei dem die Leiterbahn als eine Schicht auf einem Substrat aufgebracht ist.
  • Unter einem Heizbetrieb des elektrischen Heizelements wird dabei ein Betriebszustand verstanden, bei dem das Heizelement mit elektrischer Leistung versorgt wird, damit dieses Heizleistung bereitstellt. Das elektrische Heizelement wird dabei bevorzugt mit einer elektrischen Gleichspannung versorgt, wobei die wirkende Effektivspannung gegebenenfalls durch den Einsatz einer Pulsbreitenmodulation (PWM, pulse width modulation) auf einen niedrigeren Wert als eine anliegende Versorgungsspannung abgesenkt sein kann.
  • Gemäß einer Ausgestaltung folgen Unterbrechungszeiträume in einem zeitlichen Abstand unter 2 Sekunden aufeinander. In diesem Fall kann effektiv und zuverlässig bei einem Betrieb in einem Hochspannungsbordnetz eines Fahrzeugs eine stabile Ausbildung eines Lichtbogens mit großer Hitzeentwicklung, die zu einem Brand führen kann, verhindert werden. Die Unterbrechungszeiträume können dabei in einem regelmäßigen Abstand oder in einem unregelmäßigen Abstand aufeinander folgen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung weisen die Unterbrechungszeiträume eine zeitliche Dauer von zumindest 5 ms auf. Die Unterbrechungszeiträume haben dabei bevorzugt eine zeitliche Dauer zwischen 5 ms und 200 ms. Die Unterbrechungszeiträume können jedoch auch eine längere zeitliche Dauer haben. Wenn die Unterbrechungszeiträume in einem regelmäßigen Zyklus aufeinander folgen, ist eine besonders einfache Realisierung der Ansteuerung ermöglicht.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist das elektrische Heizelement ein Hochvolt-Heizelement, das für einen Betrieb mit einer Versorgungsspannung größer als 100 Volt, bevorzugt größer als 150 Volt, insbesondere in einem Bereich zwischen 200 Volt und 1000 Volt, ausgelegt ist. Insbesondere bei derartigen Hochvolt-Heizelementen ist das Risiko der Ausbildung eines Lichtbogens, was zu einem Brand führen kann, besonders ausgeprägt. Ferner ist es bei derartigen Hochvolt-Heizelementen aufgrund der Rahmenbedingungen nicht möglich, lediglich die Aus-Zeiten zwischen den An-Zeiten eines pulsbreitenmodulierten elektrischen Leistungsversorgungssignals für eine zuverlässige Unterbindung von Lichtbögen zu nutzen und gleichzeitig eine erwünschte Bandbreite an erzielbarer Heizleistung zu erreichen. Eine zuverlässige Unterbindung der Brandgefahr durch Lichtbögen bei gleichzeitig einer großen Bandbreite an einstellbaren Heizleistungen wird durch die Unterbrechung des Heizbetriebs mit den Unterbrechungszeiträumen erreicht.
  • Gemäß einer Ausgestaltung steuert die Steuerungseinheit das elektrische Heizelement im Heizbetrieb mit einem pulsbreitenmodulierten Signal an. In diesem Fall kann die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung in einfacher Weise an verschiedene Versorgungsspannungen angepasst werden, indem das Verhältnis zwischen An-Zeiten und Aus-Zeiten in dem pulsbreitenmodulierten Signal verändert wird. Ferner lässt sich in diesem Fall auch die bereitgestellte Heizleistung durch Variation der wirkenden Effektivspannung über einen großen Bereich verändern.
  • Bevorzugt sind die Unterbrechungszeiträume dem pulsbreitenmodulierten Signal überlagert. In diesem Fall ist eine besonders einfache Ansteuerung gegeben, bei der das pulsbreitenmodulierte Signal unabhängig von dem die Unterbrechungszeiträume bestimmenden Signal vorgegeben werden kann.
  • Gemäß einer Ausgestaltung weist das pulsbreitenmodulierte Signal eine Grundfrequenz größer als 50 Hz, bevorzugt größer als 100 Hz, mehr bevorzugt von zumindest 200 Hz auf. Unter Grundfrequenz des pulsbreitenmodulierten Signals wird dabei die Frequenz 1/T verstanden, wobei T die Periodendauer ist, die sich aus einer An-Zeit und einer Aus-Zeit des pulsbreitenmodulierten Signals zusammensetzt. Die Häufigkeit (bzw. Frequenz bei einem regelmäßigen Auftreten der Unterbrechungszeiträume) der Unterbrechungszeiträume ist viel niedriger, als die Grundfrequenz 1/T des pulsbreitenmodulierten Signals.
  • Bevorzugt ist das elektrische Heizelement ein ohmsches Heizelement, das elektrische Leistung unmittelbar in Heizleistung umwandelt. Es kann dabei insbesondere eine als Schicht ausgebildete Leiterbahn aufweisen, die den Heizwiderstand bereitstellt.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Heizelements nach Anspruch 10 gelöst. Das Verfahren erzielt die Vorteile, die bereits im Hinblick auf die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung beschrieben wurden.
  • Weitere Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 ist eine lediglich schematische Darstellung zur Erläuterung einer Ansteuerung bei der elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
  • Eine Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. Die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung 1 weist ein elektrisches Heizelement 2 und eine Steuerungseinheit 3 zum Ansteuern des elektrischen Heizelements 2 auf. Obwohl in 1 schematisch lediglich ein elektrisches Heizelement 2 gezeigt ist, kann die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung 1 auch eine Mehrzahl von elektrischen Heizelementen 2 aufweisen, die auch von derselben Steuerungseinheit 3 angesteuert werden können. Das elektrische Heizelement 2 ist ein ohmsches Heizelement, das elektrische Leistung unmittelbar in Heizleistung umwandelt. Bei der Ausführungsform ist das elektrische Heizelement 2 als ein Hochvolt-Heizelement ausgebildet, das für einen Betrieb mit einer Versorgungsspannung größer als 100 Volt, bevorzugt größer als 150 Volt, insbesondere in einem Bereich zwischen 200 Volt und 1000 Volt, ausgelegt ist.
  • Das elektrische Heizelement 2 weist bei der schematisch dargestellten Ausführungsform einen Wärmetauscher 4 auf, der zur Wärmeübertragung auf ein zu erwärmendes Medium ausgebildet ist. Der Wärmetauscher 4 weist eine Oberfläche auf, die zur Wärmeübertragung unmittelbar mit dem zu erwärmenden Medium in Verbindung steht. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche des Wärmetauschers 4 beispielhaft mit einer Mehrzahl von Rippen bzw. Vorsprüngen 4a versehen, um einen verbesserten Wärmeübergang auf das zu erwärmende Medium zu erzielen. Der Wärmetauscher 4 ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet und kann insbesondere aus Metall, wie insbesondere Aluminium, Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gebildet sein. Der Wärmetauscher 4 ist dazu ausgebildet, Wärme auf ein Fluid als ein zu erwärmendes Medium zu übertragen. Das zu erwärmende Medium kann dabei insbesondere Luft oder eine Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf eines Fahrzeugs, insbesondere Kühlflüssigkeit sein.
  • Bei der Ausführungsform bildet der Wärmetauscher 4 gleichzeitig ein Substrat, auf dessen Rückseite mittels einer Beschichtungstechnik eine elektrisch isolierende Schicht 5 aufgebracht ist, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die elektrisch isolierende Schicht 5 kann insbesondere aus Al2O3 gebildet sein und kann mittels eines Spritzverfahrens, insbesondere mittels thermischen Spritzens, aufgebracht sein.
  • Auf der von dem Wärmetauscher 4 abgewandten Seite der elektrisch isolierenden Schicht 5 ist mittels einer Beschichtungstechnik eine elektrisch leitende Widerstandsschicht 6 aufgebracht, die als eine oder mehrere Leiterbahnen strukturiert ist. Die elektrisch leitende Widerstandsschicht 6 ist derart ausgestaltet, dass an diese eine elektrische Spannung anlegbar ist, um elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln. Die elektrisch leitende Widerstandsschicht 6 kann z.B. durch ein Spritzverfahren aufgebracht sein. Die von dem Wärmetauscher 4 abgewandte Seite der elektrisch leitenden Widerstandsschicht 6 ist wiederum mit einer elektrisch isolierenden Schicht 7 versehen, die ebenfalls mittels einer Beschichtungstechnik aufgebracht ist. Die elektrisch isolierende Schicht 7 kann aus demselben Material wie die elektrisch isolierende Schicht 5 ausgebildet sein, insbesondere aus Al2O3. Das elektrische Heizelement 2 ist insgesamt dazu ausgelegt, mit einer Gleichspannung betrieben zu werden.
  • Das elektrische Heizelement 2 ist als ein Schicht-Widerstandsheizelement ausgebildet. Das elektrische Heizelement 2 kann z.B. mittels eines Verfahrens hergestellt sein, wie es in der eingangs genannten EP 1 459 332 B1 beschrieben ist.
  • Das elektrische Heizelement 2 ist über in 1 schematisch dargestellte Versorgungsleitungen 8 mit der Steuerungseinheit 3 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist in die Steuerungseinheit 3 auch eine elektrische Leistungsversorgung für das elektrische Heizelement 2 integriert. Es ist z.B. aber auch möglich, die Steuerungseinheit 3 und eine elektrische Leistungsversorgung als separate Baueinheiten auszubilden.
  • Im Folgenden wird eine Ansteuerung des elektrischen Heizelements 2 durch die Steuerungseinheit 3 unter Bezug auf 2 eingehender beschrieben. In 2 ist schematisch der Verlauf der an dem elektrischen Heizelement 2 anliegenden Spannung über der Zeit aufgetragen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Steuerungseinheit 3 dazu ausgebildet, das elektrische Heizelement 2 in einem Heizbetrieb, d.h. wenn mit dem elektrischen Heizelement 2 geheizt werden soll, mit einem Gleichspannungssignal zu beaufschlagen, das pulsbreitenmoduliert ist. Das heißt, im Heizbetrieb wird durch die Steuerungseinheit 3 an das elektrische Heizelement 2 ein pulsbreitenmoduliertes Signal angelegt. Das pulsbreitenmodulierte Signal (PWM-Signal; pulse width modulation) weist in an sich bekannter Weise periodisch aufeinander folgende An-Zeiten mit einer Dauer t_on, in denen eine Spannung U_V anliegt, die insbesondere der Versorgungsspannung entsprechen kann, und Aus-Zeiten mit einer Dauer t_off, in denen eine niedrigere Spannung anliegt, die insbesondere 0 Volt betragen kann, auf. Das pulsbreitenmodulierte Signal weist eine Periodendauer T auf, die durch die Summe der Dauern t_on und t_off bestimmt ist (T = t_on + t_off). Die Grundfrequenz des pulsbreitenmodulierten Signals ist durch 1/T definiert. Durch die Ausgestaltung der an dem elektrischen Heizelement 2 anliegenden Gleichspannung als pulsbreitenmoduliertes Signal, ergibt sich eine wirkende Effektivspannung U_eff, die niedriger als die anliegende Versorgungsspannung U_V ist. Die Effektivspannung U_eff bestimmt sich dabei durch: U_eff = U_V·√(t_on/T).
  • Bei dem Ausführungsbeispiel weist das pulsbreitenmodulierte Signal eine Grundfrequenz 1/T auf, die größer als 50 Hz ist, bevorzugt größer als 100 Hz, bevorzugter zumindest 200 Hz beträgt. Durch eine Veränderung des Verhältnisses von t_on zu t_off kann bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen dieselbe resultierende Effektivspannung bereitgestellt werden. Ferner können bei einer festen Versorgungsspannung U_V durch eine Veränderung des Verhältnisses von t_on zu t_off verschiedene resultierende Effektivspannungen eingestellt werden. Somit kann bei einer vorgegebenen Versorgungsspannung U_V die resultierende Heizleistung durch eine Veränderung des Verhältnisses von t_on zu t_off über einen weiten Bereich verändert werden. Ferner ermöglicht die Nutzung des pulsbreitenmodulierten Signals, dass das elektrische Heizelement 2 dabei mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen betreibbar ist.
  • Wie in 2 schematisch dargestellt ist, ist die Steuerungseinheit 3 dazu ausgebildet, das pulsbreitenmodulierte Spannungssignal, das während eines Heizbetriebs anliegt, durch Unterbrechungszeiträume mit einer Dauer t_u zu unterbrechen. In den Unterbrechungszeiträumen wird eine elektrische Leistungsversorgung des elektrischen Heizelements 2 unterbrochen, indem über das elektrische Heizelement 2 keine Spannungsdifferenz angelegt wird, d.h. 0 Volt anliegen. Die zeitliche Dauer t_u eines Unterbrechungszeitraums beträgt dabei zumindest 5 ms (5 Millisekunden), kann aber auch deutlich länger sein und ein Vielfaches von 5 ms betragen.. Die Steuerungseinheit 3 steuert das elektrische Heizelement 2 dabei derart an, dass der Heizbetrieb immer wieder durch Unterbrechungszeiträume unterbrochen wird. Bevorzugt kann die Steuerungseinheit 3 das während des Heizbetriebs anliegende pulsbreitenmodulierte Signal dabei periodisch in einem regelmäßigen Zyklus unterbrechen, da dies steuerungstechnisch besonders einfach zu realisieren ist. Die Unterbrechungszeiträume folgen dabei in einem zeitlichen Abstand A aufeinander, der bei der Ausführungsform unter 2 Sekunden beträgt. Bei einer langen zeitlichen Dauer t_u des Unterbrechungszeitraums kann der zeitliche Abstand A z.B. jedoch auch länger sein.
  • Es ist zu beachten, dass 2 lediglich eine schematische Darstellung zur Erläuterung ist und die Maßstäbe nicht korrekt wiedergibt. Insbesondere ist in 2 der zeitliche Abstand A zwischen zwei Unterbrechungszeiträumen verkürzt dargestellt, was durch die gestrichelte Darstellung des Spannungssignals zum Ausdruck gebracht werden soll.
  • Die Steuerungseinheit 3 steuert das elektrische Heizelement 2 bei der Ausführungsform somit mit einem Spannungssignal an, bei dem einem pulsbreitenmodulierten Signal, das eine gewünschte wirkende Effektivspannung U_eff bereitstellt, die Unterbrechungszeiträume überlagert sind. Mit anderen Worten heißt das, das dem pulsbreitenmodulierten Spannungssignal, das für den Heizbetrieb angelegt wird, ein Signal überlagert ist, das die Unterbrechungszeiträume generiert und somit den Heizbetrieb unterbricht.
  • Durch das Vorsehen der Unterbrechungszeiträume mit den zeitlichen Abständen A und den zeitlichen Dauern t_u, in denen keine Spannung über dem elektrischen Heizelement 2 anliegt, wird erreicht, dass ein Lichtbogen unmittelbar nach seinem Auftritt erlöscht wird, falls er auftreten sollte. Somit wird eine Brandgefahr, die durch unerwünschte Ausbildung von Lichtbögen ausgeht, zuverlässig minimiert.
  • Im Prinzip könnte ein zuverlässiges Erlöschen gegebenenfalls auftretender Lichtbögen auch durch eine dazu angepasste zeitliche Dauer t_off der Aus-Zeiten des pulsbreitenmodulierten Signals in Verbindung mit einer entsprechenden Auswahl der Grundfrequenz 1/T des pulsbreitenmodulierten Signals erzielt werden. In diesem Fall wäre jedoch die mit dem pulsbreitenmodulierten Signal noch erreichbare Veränderung zur Anpassung an unterschiedliche Versorgungsspannungen und/oder zur Einstellung der resultierenden Heizleistung beschränkt. Zudem kann je nach Anwendungsfall auch die Grundfrequenz 1/T des pulsbreitenmodulierten Signals bereits vorgegeben sein, was zu einer zusätzlichen Beschränkung der Variationsmöglichkeiten bzw. der Bandbreite führen würde. Die in Bezug auf die Ausführungsform beschriebene Lösung, bei der der Heizbetrieb, bei dem bevorzugt ein pulsbreitenmoduliertes Gleichspannungssignal anliegt, durch Unterbrechungszeiträume unterbrochen wird, hat den Vorteil, dass die Unterbrechungszeiträume, d.h. deren zeitliche Dauer t_u und deren zeitlicher Abstand A, im Wesentlichen unabhängig von dem Spannungssignal vorgegeben bzw. eingestellt werden kann, das für den Heizbetrieb an dem elektrischen Heizelement 2 anliegt. Somit sind z.B. bei der Wahl eines pulsbreitenmodulierten Spannungssignals für den Heizbetrieb weiterhin eine Anpassung an verschiedene Versorgungsspannungen über einen großen Bereich und eine große Bandbreite an einstellbaren Heizleistungen ermöglicht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1459332 B1 [0005, 0030]

Claims (10)

  1. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung (1) mit zumindest einem elektrischen Heizelement (2) und einer Steuerungseinheit (3) zum Ansteuern des zumindest einen elektrischen Heizelements (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, einen Heizbetrieb des zumindest einen elektrischen Heizelements (2) mit Unterbrechungszeiträumen zu unterbrechen, in denen eine elektrische Leistungsversorgung des elektrischen Heizelements (2) unterbrochen wird, um einen gegebenenfalls ausgebildeten Lichtbogen zu erlöschen.
  2. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Unterbrechungszeiträume in einem zeitlichen Abstand (A) unter 2 Sekunden aufeinander folgen.
  3. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungszeiträume eine zeitliche Dauer (t_u) von zumindest 5 ms aufweisen.
  4. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungszeiträume in einem regelmäßigen Zyklus aufeinander folgen.
  5. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (2) ein Hochvolt-Heizelement ist, das für einen Betrieb mit einer Versorgungsspannung (U_V) größer als 100 Volt, bevorzugt größer als 150 Volt, insbesondere in einem Bereich zwischen 200 Volt und 1000 Volt, ausgelegt ist.
  6. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) das elektrische Heizelement (2) im Heizbetrieb mit einem pulsbreitenmodulierten Signal ansteuert.
  7. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungszeiträume dem pulsbreitenmodulierten Signal überlagert sind.
  8. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsbreitenmodulierte Signal eine Grundfrequenz größer als 50 Hz, bevorzugt größer als 100 Hz, mehr bevorzugt von zumindest 200 Hz aufweist.
  9. Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (2) ein ohmsches Heizelement ist, das elektrische Leistung unmittelbar in Heizleistung umwandelt.
  10. Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung (1), die zumindest ein elektrisches Heizelement (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (2) im Heizbetrieb mit Unterbrechungszeiträumen betrieben wird, in denen eine elektrische Leistungsversorgung des elektrischen Heizelements (2) unterbrochen wird, um einen gegebenenfalls ausgebildeten Lichtbogen zu erlöschen.
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