DE102011075410A1 - Method for heating interior space of motor vehicle, involves setting heat requirement of interior space of motor vehicle according to temperature of heat exchanger - Google Patents

Method for heating interior space of motor vehicle, involves setting heat requirement of interior space of motor vehicle according to temperature of heat exchanger Download PDF

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Jens Ritzert
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Abstract

The method involves performing heat dissipation process with respect to the interior space (26) of the motor vehicle (10) by the flow of coolant from an electric drive unit (14) used for supplying driving power to the motor vehicle. The coolant from the electric drive unit is supplied to a heat exchanger (24), for dissipating heat by the operation of heat exchanger. The heat requirement of the interior space of the motor vehicle is set according to the temperature of the heat exchanger. An independent claim is included for heat exchange unit for heating interior of motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heizen eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb zum Bereitstellen von Antriebsleistung, wobei Wärme mittels eines Kühlmittels von dem Antrieb des Kraftfahrzeugs abgeführt wird, wobei das Kühlmittel einem Wärmetauscher zugeführt wird und die Wärme mittels des Wärmetauschers an den Innenraum des Kraftfahrzeugs abgeführt wird.The present invention relates to a method for heating an interior of a motor vehicle, in particular a motor vehicle with an electric drive for providing drive power, wherein heat is removed by means of a coolant from the drive of the motor vehicle, wherein the coolant is supplied to a heat exchanger and the heat by means of Heat exchanger is discharged to the interior of the motor vehicle.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Wärmetauscheranordnung zum Heizen eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb zum Bereitstellen von Antriebsleistung, mit einem Kühlkreislauf, in dem ein Kühlmittel aufgenommen ist, wobei der Kühlmittelkreislauf mit einem Antrieb des Kraftfahrzeugs verbunden ist, um Wärme des Antriebs auf das Kühlmittel zu übertragen, einem Wärmetauscher, der an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist und dazu ausgebildet ist, Wärme von dem Kühlmittel in den Innenraum des Kraftfahrzeugs zu übertragen.Furthermore, the present invention relates to a heat exchanger assembly for heating an interior of a motor vehicle, in particular a motor vehicle with an electric drive for providing drive power, with a cooling circuit in which a coolant is accommodated, wherein the coolant circuit is connected to a drive of the motor vehicle to heat of the drive to the coolant, a heat exchanger which is connected to the coolant circuit and is adapted to transfer heat from the coolant into the interior of the motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, den Antrieb und insbesondere die Verbrennungskraftmaschine mittels eines Kühlmittels zu kühlen und die so gewonnene Abwärme einem Heizungswärmetauscher zuzuführen, um einen Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erwärmen. Dabei wird die Temperatur des Heizwärmetauschers auf einem konstanten Temperaturniveau von etwa 85°C gehalten. Dieses konstante Temperaturniveau ist bedingt durch die Kopplung des Wärmetauschers an den Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs, weil herkömmliche Verbrennungskraftmaschinen ein relativ konstantes Temperaturniveau benötigen, um optimal betrieben zu werden. Die Heizleistung für den Innenraum wird hauptsächlich von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt. Mit anderen Worten ist das Temperaturniveau des Heizungswärmetauschers direkt an die optimale Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors gekoppelt.In the field of automotive technology, it is generally known to cool the drive and in particular the internal combustion engine by means of a coolant and to supply the waste heat thus obtained to a heater core to heat an interior of the motor vehicle. The temperature of the heating heat exchanger is maintained at a constant temperature level of about 85 ° C. This constant temperature level is due to the coupling of the heat exchanger to the cooling circuit of the motor vehicle, because conventional internal combustion engines require a relatively constant temperature level in order to operate optimally. The heating performance for the interior is provided mainly by the internal combustion engine. In other words, the temperature level of the heating heat exchanger is directly coupled to the optimum operating temperature of the internal combustion engine.

Bei einem derartigen festen Temperaturniveau des Heizwärmetauschers erfolgt die Regelung der Heizleistung für den Innenraum über den Luftmassenstrom, der über den Wärmetauscher in den Innenraum geführt wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die von dem Heizwärmetauscher aufgewärmte Luft mit kühlerer Außenluft zu vermischen, um eine gewünschte Einblas-Temperatur für den Innenraum zu erzielen.In such a fixed temperature level of the heating heat exchanger, the regulation of the heating power for the interior via the air mass flow, which is guided via the heat exchanger into the interior. Furthermore, it is possible to mix the heated by the heating heat exchanger air with cooler outside air to achieve a desired injection temperature for the interior.

Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen reicht die Abwärme der Antriebskomponenten und insbesondere der elektrischen Maschine u.U. nicht aus, um die Hauptheizleistung zur Erwärmung des Innenraums zu erbringen. Es bedarf somit einer zusätzlichen Heizleistung, um ein notwendiges Temperaturniveau an dem Heizungswärmetauscher aufrechtzuerhalten und somit eines hohen Energieaufwands, weil insbesondere eine große Temperaturdifferenz zur Umgebung besteht. Nachteilig bei den bekannten Heizwärmetauschern für Elektrofahrzeuge ist es somit, dass ein großer Energieaufwand nötig ist, um den Innenraum des Kraftfahrzeugs entsprechend zu erwärmen.In electrically driven vehicles, the waste heat of the drive components and in particular of the electric machine u.U. not enough to provide the main heat to heat the interior. It thus requires an additional heating power to maintain a necessary temperature level at the heater core and thus a high energy consumption, because in particular there is a large temperature difference to the environment. A disadvantage of the known heating heat exchangers for electric vehicles, it is thus that a great deal of energy is needed to heat the interior of the motor vehicle accordingly.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird das eingangs genannte Verfahren dahingehend weiterentwickelt, dass eine Temperatur des Wärmetauschers einem Wärmebedarf im Innenraum des Kraftfahrzeugs entsprechend eingestellt wird.According to the invention, the method mentioned is further developed in that a temperature of the heat exchanger is adjusted according to a heat demand in the interior of the motor vehicle.

Ferner wird die eingangs genannte Wärmetauschanordnung dahingehend weiterentwickelt, dass Steuerungsmittel bereitgestellt sind, die dazu ausgebildet sind, eine Temperatur des Wärmetauschers entsprechend eines Wärmebedarfs im Innenraum des Kraftfahrzeugs einzustellen.Further, the heat exchange arrangement mentioned above is further developed in that control means are provided which are adapted to set a temperature of the heat exchanger in accordance with a heat demand in the interior of the motor vehicle.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die vorliegende Erfindung kann das Temperaturniveau am Heizungswärmetauscher bedarfsgerecht geregelt werden und ist nicht wie bei konventionellen Kraftfahrzeugen starr festgelegt. Dadurch kann die Verlustwärme durch eine hohe Temperaturdifferenz zur Umgebung des Kraftfahrzeugs reduziert werden und der Energieaufwand zum Bereitstellen des notwendigen Temperaturniveaus an dem Heizungswärmetauscher reduziert werden. Der Gesamtenergieaufwand zum Erwärmen des Innenraums wird somit gesenkt und das Kraftfahrzeug im Allgemeinen energieeffizienter.By means of the present invention, the temperature level at the heating heat exchanger can be regulated as required and is not fixed rigidly as in conventional motor vehicles. As a result, the heat loss can be reduced by a high temperature difference to the environment of the motor vehicle and the energy required to provide the necessary temperature level can be reduced to the heater core. The total energy consumption for heating the interior is thus reduced and the motor vehicle generally more energy efficient.

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von besonderem Vorzug, wenn die Wärme von dem Wärmetauscher mittels eines Luftmassenstroms abgeführt wird und der Luftmassenstrom entsprechend dem Wärmebedarf im Innenraum des Kraftfahrzeugs eingestellt wird.It is particularly advantageous in the method according to the invention if the heat is removed from the heat exchanger by means of an air mass flow and the air mass flow is adjusted in accordance with the heat demand in the interior of the motor vehicle.

Dadurch kann mit regelungstechnisch einfachen Mitteln die Wärme in den Innenraum transportiert werden und das Temperaturniveau des Wärmetauschers eingestellt werden.As a result, the heat can be transported into the interior using control technology and the temperature level of the heat exchanger can be adjusted.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn ein Massenfluss des Kühlmittels mittels einer Kühlmittelpumpe einstellbar ist und die Temperatur des Wärmetauschers über den Massenfluss des Kühlmittels eingestellt wird.It is further preferred if a mass flow of the coolant is adjustable by means of a coolant pump and the temperature of the heat exchanger is adjusted via the mass flow of the coolant.

Dadurch kann entsprechend Wärme von dem Antrieb des Wärmebedarfs im Innenraum des Kraftfahrzeugs abgeführt werden, wodurch die Verlustwärme durch eine hohe Temperaturdifferenz zur Umgebung des Kraftfahrzeugs reduziert ist. As a result, heat can be correspondingly dissipated from the drive of the heat demand in the interior of the motor vehicle, whereby the heat loss is reduced by a high temperature difference to the environment of the motor vehicle.

Es ist besonders bevorzugt, wenn die Temperatur des Wärmetauschers mittels eines Heizelements, insbesondere eines elektrischen Heizelements, eingestellt wird.It is particularly preferred if the temperature of the heat exchanger is adjusted by means of a heating element, in particular an electrical heating element.

Dadurch kann die Temperatur des Wärmetauchers mit einfachen Mitteln angehoben werden, sofern die Abwärme des Antriebs nicht ausreicht.As a result, the temperature of the heat exchanger can be raised by simple means, if the heat loss of the drive is insufficient.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Wärme des Antriebs einem zweiten Wärmetauscher zugeführt wird und die Wärme mittels des zweiten Wärmetauschers an die das Kraftfahrzeug umgebende Luft abgeführt wird.It is further preferred if the heat of the drive is supplied to a second heat exchanger and the heat is dissipated by means of the second heat exchanger to the air surrounding the motor vehicle.

Dadurch kann bedarfsgerecht z.B. bei hohen Außentemperaturen die überschüssige Wärme des Antriebs an die Umgebung abgeführt werden und wird nicht in den Innenraum eingebracht. Dadurch kann die Kühlung des Antriebs effizient durchgeführt werden.As a result, as required, e.g. at high ambient temperatures, the excess heat of the drive are dissipated to the environment and is not introduced into the interior. As a result, the cooling of the drive can be performed efficiently.

Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Wärme entsprechend dem Wärmebedarf im Innenraum des Kraftfahrzeugs und entsprechend einer Außentemperatur dem zweiten Wärmetauscher zugeführt wird.It is particularly preferred if the heat is supplied according to the heat demand in the interior of the motor vehicle and according to an outside temperature of the second heat exchanger.

Dadurch kann bei hohen Außentemperaturen eine effiziente Kühlung des Antriebs bereitgestellt werden.As a result, efficient cooling of the drive can be provided at high outside temperatures.

Es ist allgemein bevorzugt, wenn der Wärmebedarf im Innenraum des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage einer aktuellen oder zukünftigen Fahrsituation bestimmt wird.It is generally preferred if the heat demand in the interior of the motor vehicle is determined on the basis of a current or future driving situation.

Dadurch kann besonderen Einflussgrößen auf den Heizbedarf bzw. die Innenraumtemperatur Rechnung getragen werden und entsprechend Wärme bzw. eine Temperatur an dem Wärmetauscher bereitgestellt werden.As a result, special factors influencing the heating requirement or the interior temperature can be taken into account and correspondingly heat or a temperature at the heat exchanger can be provided.

Es ist dabei von besonderem Vorzug, wenn der Wärmebedarf auf der Grundlage einer aktuellen und/oder zukünftigen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.It is of particular advantage if the heat requirement is determined on the basis of a current and / or future speed of the motor vehicle.

Dadurch kann einem zunehmenden Leckluftstrom und/oder einer zunehmenden Wärmeleitung der Karosserie durch die Fahrtgeschwindigkeit Rechnung getragen werden, wodurch der Wärmebedarf bzw. der Heizbedarf im Innenraum präzise angepasst werden kann.As a result, an increasing leakage air flow and / or an increasing heat conduction of the body can be taken into account by the travel speed, whereby the heat requirement or the heating demand in the interior can be precisely adjusted.

Es ist allgemein bevorzugt, wenn der Wärmebedarf im Innenraum des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage von Umgebungsbedingungen bestimmt wird.It is generally preferred if the heat demand in the interior of the motor vehicle is determined on the basis of environmental conditions.

Dadurch kann der Wärmebedarf bzw. der Heizbedarf noch präziser bestimmt werden, da die Umgebungsbedingungen die Verlustwärme aus dem Innenraum maßgeblich beeinflussen.As a result, the heat demand or heating demand can be determined even more precisely, since the environmental conditions significantly influence the heat loss from the interior.

Es ist dabei von besonderem Vorzug, wenn die Umgebungsbedingungen auf der Grundlage von Sensoren des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, insbesondere auf der Grundlage von Temperatursensoren, Lichtsensoren oder Drucksensoren.It is of particular advantage when the environmental conditions are determined on the basis of sensors of the motor vehicle, in particular on the basis of temperature sensors, light sensors or pressure sensors.

Dadurch können die Umgebungsbedingungen mit einfachen technischen Mitteln direkt und präzise bestimmt werden und der Wärmebedarf im Innenraum kontinuierlich angepasst werden. Insbesondere können dadurch mit einfachen Mitteln Umgebungsbedingungen wie Außentemperatur, Sonneneinstrahlung und Luftdruck, die die Verlustwärme der Fahrgastzelle direkt und maßgeblich beeinflussen, besonders berücksichtigt werden.As a result, the ambient conditions can be determined directly and precisely with simple technical means and the heat requirement in the interior can be continuously adjusted. In particular, ambient conditions such as outside temperature, solar radiation and air pressure, which directly and significantly influence the heat loss of the passenger compartment, can thereby be taken into account in a particularly simple manner.

Es ist dabei bevorzugt, wenn der Wärmebedarf im Innenraum des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage von Daten des Navigationssystems des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.It is preferred if the heat demand in the interior of the motor vehicle is determined on the basis of data of the navigation system of the motor vehicle.

Dadurch kann mit einfachen Mitteln eine Fahrsituation, wie z.B. die Fahrgeschwindigkeit, und eine Umgebungsbedingung, wie z.B. Höhe über NN, ermittelt werden und somit ohne zusätzliche Sensoren zur Bestimmung des Wärmebedarfs berücksichtigt werden.Thereby, by simple means a driving situation, such as the vehicle speed, and an environmental condition, such as Height above sea level, to be determined and thus taken into account without additional sensors for determining the heat demand.

Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn der Wärmebedarf auf der Grundlage von Positionsdaten und/oder einer geplanten Fahrtstrecke bestimmt wird.It is of particular advantage if the heat requirement is determined on the basis of position data and / or a planned route.

Dadurch kann die aktuelle Lage des Fahrzeugs und die zukünftige Lage bzw. die zukünftige Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden und ein zukünftiger Wärmebedarf im Voraus kalkuliert werden. Dadurch kann dem Wärmetauscher, dessen Temperaturverlauf eine gewisse Trägheit aufweist, präzise und bedarfsgerecht die entsprechende Wärme zugeführt werden.As a result, the current position of the vehicle and the future position or the future speed of the vehicle can be determined and a future heat demand can be calculated in advance. As a result, the heat exchanger, whose temperature profile has a certain inertia, can be supplied with the appropriate heat precisely and as needed.

Es ist von besonderem Vorzug, wenn die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung eine Kühlmittelpumpvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf zu pumpen, wobei die Steuerungsmittel dazu ausgebildet sind, eine Pumpleistung der Kühlmittelpumpe zu steuern, um die Temperatur des Wärmetauschers einzustellen.It is of particular advantage if the heat exchanger assembly according to the invention comprises a coolant pumping device which is adapted to pump the coolant through the cooling circuit, wherein the control means are adapted to control a pumping capacity of the coolant pump to adjust the temperature of the heat exchanger.

Dadurch kann mit technisch einfachen Mitteln die Temperatur des Wärmetauschers eingestellt werden und bedarfsgerecht die Temperatur von dem Antrieb zu dem Wärmetauscher transportiert und der Innenraum des Kraftfahrzeugs entsprechend geheizt werden, wodurch die Wärmetauscheranordnung besonders effizient ist. As a result, the temperature of the heat exchanger can be adjusted with technically simple means and, as required, the temperature is transported from the drive to the heat exchanger and the interior of the motor vehicle is heated accordingly, whereby the heat exchanger arrangement is particularly efficient.

Es versteht sich, dass die Merkmale und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens auch entsprechend auf die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung zutreffen bzw. anwendbar sind.It is understood that the features and properties of the method according to the invention also apply or can be applied correspondingly to the heat exchanger arrangement according to the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Form einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer elektrischen Maschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung und einem Kühlkreislauf zum Kühlen der elektrischen Maschine und zum Heizen eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs; 1 shows in schematic form a motor vehicle drive train with an electric machine for providing drive power and a cooling circuit for cooling the electric machine and for heating an interior of a motor vehicle;

2 zeigt in schematischer Form ein Diagramm der Heizleistung in Abhängigkeit eines Luftmassenstroms für verschiedene Wärmetauschertemperaturen; und 2 shows in schematic form a diagram of the heating power as a function of an air mass flow for different heat exchanger temperatures; and

3 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Heizen eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs. 3 shows an exemplary flowchart for explaining the method for heating an interior of a motor vehicle.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang 12 auf, der im vorliegenden Falle eine elektrische Maschine 14 zur Bereitstellung von Antriebsleistung beinhaltet. Der Antriebsstrang 12 dient zum Antreiben von angetriebenen Rädern 16L, 16R des Fahrzeugs 10.In 1 a motor vehicle is shown schematically and generally with 10 designated. The motor vehicle has a drive train 12 on, in the present case an electric machine 14 for providing drive power. The powertrain 12 serves to drive driven wheels 16L, 16R of the vehicle 10 ,

Die elektrische Maschine 14 stellt an einer Antriebswelle 18 ein Drehmoment t bereit, die mit einer einstellbaren Drehzahl n dreht. Die Antriebswelle 18 ist mit einer nicht gesondert dargestellten Getriebeeinheit verbunden bzw. verbindbar, um das Drehmoment t auf die angetriebenen Räder 16R, 16L zu übertragen. Der Antriebsstrang 12 kann dazu eingerichtet sein, das Fahrzeug 10 alleine mittels der elektrischen Maschine 14 anzutreiben (Elektrofahrzeug). Alternativ kann die elektrische Maschine 14 Teil eines Hybrid-Antriebsstrang 12 sein.The electric machine 14 puts on a drive shaft 18 a torque t ready, which rotates at an adjustable speed n. The drive shaft 18 is connected or connectable to a gear unit, not separately shown, to transmit the torque t to the driven wheels 16R, 16L. The powertrain 12 can be adapted to the vehicle 10 alone by means of the electric machine 14 to drive (electric vehicle). Alternatively, the electric machine 14 Part of a hybrid powertrain 12 be.

Die elektrische Maschine 14 ist mit einem Kühlkreislauf verbunden, der allgemein mit 20 bezeichnet ist. Der Kühlkreislauf 20 weist eine Kühlmittelleitung 22 auf, die an die elektrische Maschine 14 angeschlossen ist und in der ein Kühlmittel aufgenommen ist. Die Kühlmittelleitung 22 ist mit einem nicht gesondert dargestellten Wärmetauscher der elektrischen Maschine 14 verbunden, um bei einem Betrieb der elektrischen Maschine 14 erzeugte Wärme auf das Kühlmittel zu übertragen. Die Kühlmittelleitung 22 ist ferner verbunden mit einem ersten Wärmetauscher 24, der dazu eingerichtet ist, Wärme von dem Kühlmittel in einen Innenraum 26 des Fahrzeugs 10 zu leiten. Der Kühlmittelleitung 22 ist ferner ein elektrisches Heizelement 27 zugeordnet, um im Bedarfsfall das Kühlmittel zusätzlich zu heizen und die Temperatur des ersten Wärmetauschers 24 einzustellen. Das Heizelement 24 ist an einem Eintritt des Kühlmittels in den ersten Wärmetauscher oder an bzw. in einer Zuleitung zu dem ersten Wärmetauscher 24 angeordnet, um das einlaufende Kühlmittel zu erwärmen. Die Kühlmittelleitung 22 ist ferner mit einer Kühlmittelpumpe 28 verbunden, die dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 22 bzw. in dem gesamten Kühlmittelkreislauf 20 umzuwälzen bzw. einen umlaufenden Kreislauf des Kühlmittels einzurichten und einen Kühlmittelstrom 29 zu erzeugen. Die Kühlmittelleitung 22 weist ferner einen zweiten Wärmetauscher 30 auf, der dazu ausgebildet ist, Wärme von dem Kühlmittel an eine Umgebungsluft des Kraftfahrzeugs 10 abzuführen. An die Kühlmittelleitung 22 ist ferner eine Bypassleitung 32 angeschlossen, die den zweiten Wärmetauscher 30 überbrückt und mittels zweier Bypassventile 34 zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Durch Öffnen der Bypassventile 34 kann der zweite Wärmetauscher 30 überbrückt werden, so dass dem zweiten Wärmetauscher 30 kein Kühlmittel zugeführt wird und somit keine Wärme an die Umgebungsluft abgeführt wird.The electric machine 14 is connected to a cooling circuit, commonly with 20 is designated. The cooling circuit 20 has a coolant line 22 on, attached to the electric machine 14 is connected and in which a coolant is added. The coolant line 22 is with a not shown separately heat exchanger of the electric machine 14 connected to during operation of the electric machine 14 to transfer generated heat to the coolant. The coolant line 22 is further connected to a first heat exchanger 24 which is adapted to transfer heat from the coolant into an interior space 26 of the vehicle 10 to lead. The coolant line 22 is also an electrical heating element 27 assigned to additionally heat the coolant in case of need and the temperature of the first heat exchanger 24 adjust. The heating element 24 is at an inlet of the coolant in the first heat exchanger or on or in a supply line to the first heat exchanger 24 arranged to heat the incoming coolant. The coolant line 22 is also with a coolant pump 28 connected, which is adapted to the coolant in the coolant line 22 or in the entire coolant circuit 20 circulate or establish a circulating circuit of the coolant and a coolant flow 29 to create. The coolant line 22 also has a second heat exchanger 30 which is adapted to heat from the coolant to an ambient air of the motor vehicle 10 dissipate. To the coolant line 22 is also a bypass line 32 connected to the second heat exchanger 30 bridged and by means of two bypass valves 34 can be switched on or off. By opening the bypass valves 34 can the second heat exchanger 30 be bridged so that the second heat exchanger 30 no coolant is supplied and thus no heat is dissipated to the ambient air.

Dem ersten Wärmetauscher 24 ist ferner ein Lüfter 36 zugeordnet, der einen Luftmassenstrom 38 erzeugt, um Wärme von dem ersten Wärmetauscher 24 in den Innenraum 26 zu transportieren.The first heat exchanger 24 is also a fan 36 associated with an air mass flow 38 generated to heat from the first heat exchanger 24 in the interior 26 to transport.

Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner eine Steuereinheit 40 auf, die mittels verschiedener Sensoren Temperaturen und Fahrzustände des Kraftfahrzeugs 10 erfasst und auf der Grundlage der gemessenen Daten den Kühlkreislauf 20 steuert. Dazu ist die Steuereinheit 40 mit einem Temperatursensor 42 verbunden, der die Temperatur des Wärmetauschers 24 misst. Die Steuereinheit 40 ist ferner mit einem Innenraumtemperatursensor 44 verbunden. Die Steuereinheit 40 ist ferner über eine Signalleitung 46 mit einer nicht gesondert dargestellten Messeinrichtung des Antriebsstrangs 12 verbunden, über die die Steuereinheit die Temperatur der elektrischen Maschine 14 und den Fahrzustand, wie z.B. Fahrgeschwindigkeit, erfasst. Die Steuereinheit 40 ist ferner mit einem Navigationssystem 48 verbunden, um Daten zur Position, zum Fahrzustand und Informationen zu zukünftigen Positionen und Fahrzuständen zu erhalten.The car 10 also has a control unit 40 on, by means of various sensors temperatures and driving conditions of the motor vehicle 10 recorded and based on the measured data the cooling circuit 20 controls. This is the control unit 40 with a temperature sensor 42 connected to the temperature of the heat exchanger 24 measures. The control unit 40 is also with an interior temperature sensor 44 connected. The control unit 40 is also via a signal line 46 with a not separately shown measuring device of the drive train 12 connected via which the control unit the temperature of the electric machine 14 and the driving condition, such as driving speed detected. The control unit 40 is also equipped with a navigation system 48 connected to get data on position, driving condition and information on future positions and driving conditions.

Das Steuergerät 40 ist mit dem Lüfter 36, der Kühlmittelpumpe 28, den Bypassventilen 34 und dem Heizelement 27 verbunden, um auf Grundlage der vorliegenden Messdaten und der geplanten Fahrstrecke die Temperatur des ersten Wärmetauschers 24 und die Temperatur in dem Innenraum 26 einzustellen. The control unit 40 is with the fan 36 , the coolant pump 28 , the bypass valves 34 and the heating element 27 connected to the temperature of the first heat exchanger based on the present measurement data and the planned route 24 and the temperature in the interior 26 adjust.

Durch diese Anordnung kann die Temperatur des ersten Wärmetauschers 24 über die Pumpleistung und den sich dadurch ergebenden Kühlmittelfluss und eventuell durch Heizen des Kühlmittels mittels des Heizelements 27 bedarfsgerecht eingestellt werden und die Wärme des ersten Wärmetauschers 24 durch den Luftmassenstrom 38 in den Innenraum 26 transportiert werden. Diese bedarfsgerechte Regelung der Temperatur des ersten Wärmetauschers 24 ist besonders vorteilhaft, da üblicherweise die Abwärme der elektrischen Maschine 14 nicht in allen Fällen ausreicht und somit durch bedarfsgerechte Einstellung die Abwärme der elektrischen Maschine 14 effizienter genutzt werden kann. Sofern die Wärme des Wärmetauschers 24 zum Heizen des Innenraums 26 nicht ausreicht, wird zusätzliche Wärme über das Heizelement 27 bereitgestellt.By this arrangement, the temperature of the first heat exchanger 24 on the pumping power and the resulting coolant flow and possibly by heating the coolant by means of the heating element 27 be adjusted as needed and the heat of the first heat exchanger 24 through the air mass flow 38 in the interior 26 be transported. This needs-based regulation of the temperature of the first heat exchanger 24 is particularly advantageous since usually the waste heat of the electric machine 14 not sufficient in all cases and thus by need-based adjustment, the waste heat of the electrical machine 14 can be used more efficiently. Unless the heat of the heat exchanger 24 for heating the interior 26 is not enough, additional heat is transferred through the heating element 27 provided.

Sofern die Außentemperatur sehr hoch ist und entsprechend kein Wärmebedarf im Innenraum 26 besteht, kann durch Schließen der Bypassventile 34 der zweite Wärmetauscher 30 in den Kühlmittelkreislauf 20 integriert bzw. zugeschaltet werden, wodurch Wärme von der elektrischen Maschine 14 an die Umgebungsluft abgegeben werden kann.If the outside temperature is very high and accordingly no heat demand in the interior 26 can exist by closing the bypass valves 34 the second heat exchanger 30 in the coolant circuit 20 integrated or switched on, which generates heat from the electric machine 14 can be discharged to the ambient air.

Dadurch, dass die Steuereinheit 40 mit dem Navigationssystem 48 verbunden ist und über andere Sensoren 42, 44 des Kraftfahrzeugs 10 Messwerte zur Fahrsituation und zur Umgebungsbedingung erhält und auch über eine geplante Fahrtstrecke Informationen zu zukünftigen Fahrsituationen bereitgestellt werden, kann der Heizbedarf zum Heizen des Innenraums 26 präzise kalkuliert werden und im Voraus abgeschätzt werden. Die Umweltbedingungen und die Fahrsituation haben einen signifikanten Einfluss auf den Heizbedarf des Innenraums 26, da beispielsweise mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ein zunehmender Leckluftstrom und eine zunehmende Wärmeleitung der Karosserie Wärme aus dem Innenraum 26 abführt. Daher kann die aktuelle Fahrgeschwindigkeit und die über das Navigationssystem 48 bereitgestellte zukünftige Fahrgeschwindigkeit direkt zur Berechnung des Heizbedarfs dienen. Ferner können weitere Umgebungsbedingungen, wie z.B. Position des Fahrzeugs, Höhe des Fahrzeugs über NN und Sonneneinstrahlung, berücksichtigt werden, um den Heizbedarf abzuschätzen. Entsprechend wird je nach Heizbedarf die Temperatur des ersten Wärmetauschers 24 erhöht oder herabgesetzt.In that the control unit 40 with the navigation system 48 is connected and via other sensors 42 . 44 of the motor vehicle 10 Receiving measured values for the driving situation and the environmental condition and also providing information about future driving situations via a planned driving route, the heating requirement for heating the interior can 26 be precisely calculated and estimated in advance. The environmental conditions and the driving situation have a significant influence on the heating requirements of the interior 26 because, for example, with increasing driving speed, an increasing leakage air flow and an increasing heat conduction of the body heat from the interior 26 dissipates. Therefore, the current driving speed and that via the navigation system 48 provided future driving speed directly to calculate the heating demand. Furthermore, other environmental conditions, such as position of the vehicle, height of the vehicle via NN and solar radiation, can be taken into account in order to estimate the heating demand. Accordingly, depending on the heating requirement, the temperature of the first heat exchanger 24 increased or decreased.

In 2 ist ein Diagramm der Heizleistung in Abhängigkeit des Luftmassenstroms 38 für verschiedene Temperaturen des ersten Wärmetauschers 24 schematisch dargestellt und allgemein mit 50 bezeichnet. Dabei sind sechs unterschiedliche Kennlinien für sechs unterschiedliche Temperaturen des ersten Wärmetauschers 24 dargestellt. Auf der Abszisse ist die Heizleistung des gesamten Heizsystems bestehend aus dem Wärmetauscher 24 und dem Lüfter 36 aufgetragen und allgemein mit W bezeichnet. Auf der Ordinate ist der Luftmassenstrom 38 aufgetragen und allgemein mit M bezeichnet.In 2 is a diagram of the heating power as a function of the air mass flow 38 for different temperatures of the first heat exchanger 24 shown schematically and generally with 50 designated. There are six different characteristics for six different temperatures of the first heat exchanger 24 shown. On the abscissa is the heat output of the entire heating system consisting of the heat exchanger 24 and the fan 36 plotted and generally designated W. On the ordinate is the air mass flow 38 plotted and generally designated M.

Aus dem Diagramm aus 2 ist ersichtlich, dass die Heizleistung W sowohl über die Temperatur des Wärmetauschers als auch über den Luftmassenstrom 38 eingestellt werden kann. Demnach ist beispielsweise bei einer hohen Wärmetauschertemperatur lediglich ein geringer Luftmassenstrom 38 nötig, wie es bei 52 gezeigt ist, wobei die identische Heizleistung W bei einer sehr geringen Wärmetauschertemperatur einen sehr hohen Luftmassenstroms benötigt, wie es bei 54 gezeigt ist. Weiterhin ist aus dem Diagramm 50 ersichtlich, dass Heizleistungen W oberhalb eines bestimmten Niveaus lediglich bei entsprechend erhöhten Wärmetauschertemperaturen möglich sind.From the diagram 2 It can be seen that the heating power W both on the temperature of the heat exchanger and the air mass flow 38 can be adjusted. Accordingly, for example, at a high heat exchanger temperature only a small air mass flow 38 necessary, as with 52 is shown, wherein the identical heating power W at a very low heat exchanger temperature requires a very high air mass flow, as in 54 is shown. Furthermore, from the diagram 50 It can be seen that heating powers W above a certain level are possible only with correspondingly increased heat exchanger temperatures.

Aus dem Diagramm 50 ist ersichtlich, dass die Heizleistung W über die Temperatur des ersten Wärmetauschers 24 und den Luftmassenstrom 38 einstellbar ist. Entsprechend kann über die Kennlinien aus Diagramm 50 die Temperatur des Innenraums 26 geregelt werden. Dazu steuert die Steuereinheit 40 die Leistung der Kühlmittelpumpe 28, um die Temperatur des ersten Wärmetauschers 24 über den Kühlmittelstrom 29 einzustellen. Ferner steuert die Steuereinheit 40 den Lüfter 36 an, um den Luftmassenstrom 38 entsprechend einzustellen, um die aus Diagramm 50 ermittelte Heizleistung bereitzustellen.From the diagram 50 it can be seen that the heating power W over the temperature of the first heat exchanger 24 and the air mass flow 38 is adjustable. Accordingly, it is possible to use the characteristic curves from Diagram 50 the temperature of the interior 26 be managed. The control unit controls this 40 the performance of the coolant pump 28 to the temperature of the first heat exchanger 24 over the coolant flow 29 adjust. Further, the control unit controls 40 the fan 36 to the air mass flow 38 adjust according to the diagram 50 provide determined heating power.

In 3 ist ein beispielhafter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt und allgemein mit 60 bezeichnet. Das Verfahren 60 beginnt mit einer Messung der Temperatur des Innenraums 26, wie es bei 62 gezeigt ist. Danach wird die Temperatur des Wärmetauschers 24 gemessen, wie es bei 64 gezeigt ist. Danach wird auf Grundlage von externen Messdaten 66 der Heizbedarf zum Heizen des Innenraums 26 berechnet, wie es bei 68 gezeigt ist. Die externen Messdaten sind, wie zu 1 erläutert, Daten des Navigationssystems 68 oder Messdaten von anderen Sensoren 42, 44 des Kraftfahrzeugs 10, die insbesondere über die Signalleitung 46 der Steuereinheit 40 bereitgestellt werden. Dazu gehören die Umgebungstemperatur, die Sonneneinstrahlung, die Fahrsituation, insbesondere die Fahrgeschwindigkeit, und die Temperatur der elektrischen Maschine 14.In 3 an exemplary sequence of the method according to the invention is shown schematically and generally with 60 designated. The procedure 60 begins with a measurement of the temperature of the interior 26 as with 62 is shown. After that, the temperature of the heat exchanger 24 measured as it is at 64 is shown. Thereafter, based on external measurement data 66 the heating demand for heating the interior 26 calculated as it is at 68 is shown. The external measurement data is how to 1 explains data of the navigation system 68 or measurement data from other sensors 42 . 44 of the motor vehicle 10 , in particular via the signal line 46 the control unit 40 to be provided. These include the ambient temperature, the sunlight, the driving situation, in particular the driving speed, and the temperature of the electric machine 14 ,

Danach wird bei 70 entschieden, ob der Bedarf an Heizleistung für den Innenraum 26 ausreicht oder ob eventuell mehr Wärme in den Innenraum 26 eingebracht werden muss. Sofern kein Bedarf für zusätzliche Wärme besteht, beginnt das Verfahren erneut mit dem Schritt 62. Sofern der Wärmebedarf zum Heizen des Innenraums nicht ausreicht, wird je nach Menge des Bedarfs bei 72 und je nach Temperatur der elektrischen Maschine 14 bzw. des Kühlmittels entweder die Pumpleistung der Kühlmittelpumpe 28 erhöht, der Luftmassenstrom 38 über die Leistung des Lüfters 36 erhöht, wie es bei 74 gezeigt ist, oder aber, sofern diese beiden Maßnahmen 72, 74 nicht ausreichen, zusätzliche Heizleistung über beispielsweise ein Heizelement bereitgestellt, wie es bei 76 gezeigt ist. Danach wird das Verfahren 60 erneut mit Schritt 62 eingeleitet.After that, at 70 decided whether the need for heating power for the interior 26 sufficient or possibly more heat in the interior 26 must be introduced. Unless there is a need for additional heat, the process begins again with the step 62 , If the heat requirement for heating the interior is insufficient, depending on the amount of demand 72 and depending on the temperature of the electric machine 14 or the coolant either the pump power of the coolant pump 28 increased, the air mass flow 38 about the performance of the fan 36 increased, as with 74 shown, or else, provided these two measures 72 . 74 not sufficient, additional heating power provided via, for example, a heating element, as with 76 is shown. After that, the procedure becomes 60 again with step 62 initiated.

Durch das Verfahren 60 kann mit einfachen Mitteln die Heizleistung W bedarfsgerecht eingestellt werden und somit die geringe Abwärme der elektrischen Maschine 14 optimal genutzt werden, so dass nur wenig zusätzliche Heizleistung zum Heizen des Innenraums 26 benötigt wird.By the procedure 60 can be adjusted by simple means, the heating power W as needed and thus the low heat loss of the electric machine 14 be used optimally, so that only little additional heating power for heating the interior 26 is needed.

Claims (14)

Verfahren (60) zum Heizen eines Innenraums (26) eines Kraftfahrzeugs (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (10) mit einem elektrischen Antrieb (14) zum Bereitstellen von Antriebsleistung, wobei Wärme mittels eines Kühlmittels von einem Antrieb (14) des Kraftfahrzeugs (10) abgeführt wird, wobei das Kühlmittel einem Wärmetauscher (24) zugeführt wird und die Wärme mittels des Wärmetauschers (24) an den Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Wärmetauschers (24) einem Wärmebedarf im Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) entsprechend eingestellt wird.Procedure ( 60 ) for heating an interior space ( 26 ) of a motor vehicle ( 10 ), in particular a motor vehicle ( 10 ) with an electric drive ( 14 ) for providing drive power, wherein heat by means of a coolant from a drive ( 14 ) of the motor vehicle ( 10 ) is discharged, wherein the coolant is a heat exchanger ( 24 ) is supplied and the heat by means of the heat exchanger ( 24 ) to the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ) is discharged, characterized in that a temperature of the heat exchanger ( 24 ) a heat requirement in the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ) is adjusted accordingly. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärme von dem Wärmetauscher (24) mittels eines Luftmassenstroms (38) abgeführt wird und der Luftmassenstrom (38) entsprechend dem Wärmebedarf im Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) eingestellt wird.Process according to claim 1, wherein the heat from the heat exchanger ( 24 ) by means of an air mass flow ( 38 ) is discharged and the air mass flow ( 38 ) according to the heat requirement in the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ) is set. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Massenfluss (29) des Kühlmittels mittels einer Kühlmittelpumpe (28) einstellbar ist und die Temperatur des Wärmetauschers (24) über den Massenfluss (29) des Kühlmittels eingestellt wird.Method according to claim 1 or 2, wherein a mass flow ( 29 ) of the coolant by means of a coolant pump ( 28 ) is adjustable and the temperature of the heat exchanger ( 24 ) over the mass flow ( 29 ) of the coolant is adjusted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Temperatur des Wärmetauschers (24) mittels eines Heizelements, insbesondere eines elektrischen Heizelements, eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the temperature of the heat exchanger ( 24 ) is adjusted by means of a heating element, in particular an electric heating element. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Wärme des Antriebs (14) einem zweiten Wärmetauscher (30) zugeführt wird und die Wärme mittels des zweiten Wärmetauschers (30) an die das Kraftfahrzeug (10) umgebende Luft abgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the heat of the drive ( 14 ) a second heat exchanger ( 30 ) is supplied and the heat by means of the second heat exchanger ( 30 ) to which the motor vehicle ( 10 ) is discharged ambient air. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Wärme entsprechend dem Wärmebedarf im Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) und entsprechend einer Außentemperatur dem zweiten Wärmetauscher (30) zugeführt wird.The method of claim 5, wherein the heat corresponding to the heat demand in the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ) and according to an outside temperature of the second heat exchanger ( 30 ) is supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Wärmebedarf im Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) auf der Grundlage einer aktuellen oder zukünftigen Fahrsituation bestimmt wird. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the heat demand in the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ) is determined on the basis of a current or future driving situation. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Wärmebedarf auf der Grundlage einer aktuellen und/oder zukünftigen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (10) bestimmt wird.The method of claim 7, wherein the heat demand is based on a current and / or future speed of the motor vehicle ( 10 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Wärmebedarf im Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) auf der Grundlage von Umgebungsbedingungen bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 8, wherein the heat demand in the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ) is determined based on environmental conditions. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsbedingungen auf der Grundlage von Sensoren (42, 44) des Kraftfahrzeugs (10) bestimmt werden, insbesondere auf der Grundlage von Temperatursensoren (42, 44), Lichtsensoren, Drucksensoren.Method according to claim 9, wherein the environmental conditions are based on sensors ( 42 . 44 ) of the motor vehicle ( 10 ), in particular based on temperature sensors ( 42 . 44 ), Light sensors, pressure sensors. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Wärmebedarf im Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) auf der Grundlage von Daten eines Navigationssystems (48) des Kraftfahrzeugs (10) bestimmt wird.Method according to one of claims 7 to 10, wherein the heat demand in the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ) based on data from a navigation system ( 48 ) of the motor vehicle ( 10 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Wärmebedarf auf der Grundlage von Positionsdaten und/oder einer geplanten Fahrstrecke bestimmt wird.The method of claim 11, wherein the heat demand is determined based on position data and / or a planned travel distance. Wärmetauscheranordnung zum Heizen eines Innenraums (26) eines Kraftfahrzeugs (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (10) mit einem elektrischen Antrieb (14) zum Bereitstellen von Antriebsleistung, mit einem Kühlkreislauf (20), in dem ein Kühlmittel aufgenommen ist, wobei der Kühlkreislauf (20) mit einem Antrieb (14) des Kraftfahrzeugs (10) verbunden ist, um Wärme des Antriebs (14) auf das Kühlmittel zu übertragen, einem Wärmetauscher (24), der an den Kühlkreislauf (20) angeschlossen ist und dazu ausgebildet ist, Wärme von dem Kühlmittel in den Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) zu übertragen, gekennzeichnet durch Steuerungsmittel (40), die dazu ausgebildet sind, eine Temperatur des Wärmetauschers (24) entsprechend eines Wärmebedarfs im Innenraum (26) des Kraftfahrzeugs (10) einzustellen.Heat exchanger arrangement for heating an interior space ( 26 ) of a motor vehicle ( 10 ), in particular a motor vehicle ( 10 ) with an electric drive ( 14 ) for providing drive power, with a cooling circuit ( 20 ), in which a coolant is received, wherein the cooling circuit ( 20 ) with a drive ( 14 ) of the motor vehicle ( 10 ) is connected to heat the drive ( 14 ) to the coolant, a heat exchanger ( 24 ) connected to the cooling circuit ( 20 ) and is adapted to heat from the coolant into the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ), characterized by control means ( 40 ), which are adapted to a temperature of the heat exchanger ( 24 ) according to a heat demand in the interior ( 26 ) of the motor vehicle ( 10 ). Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 13, ferner mit einer Kühlmittelpumpvorrichtung (28), die dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf (20) zu pumpen, wobei die Steuerungsmittel (40) dazu ausgebildet sind, eine Pumpleistung der Kühlmittelpumpe (28) zu steuern, um die Temperatur des Wärmetauschers (24) einzustellen. Heat exchanger assembly according to claim 13, further comprising a coolant pumping device ( 28 ), which is adapted to the coolant through the cooling circuit ( 20 ), whereby the control means ( 40 ) are adapted to a pump power of the coolant pump ( 28 ) to control the temperature of the heat exchanger ( 24 ).
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