DE102011101011A1

DE102011101011A1 - Fußbodenheizung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011101011A1
Application number: DE102011101011A
Authority: DE
Inventors: Dieter Grohmann; Karsten Wanner; Jens Cierullies
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2011-12-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine elektrische Fußbodenheizung für ein Kraftfahrzeug zur Erzeugung zumindest eines Wärmefeldes (10) bereit. Dabei weist die Fußbodenheizung ein Flächenheizelement auf, die mit einer kraftfahrzeugseitig vorliegenden Energieversorgungsquelle elektrisch verbindbar ist. Die elektrische Fußbodenheizung umfasst eine Steuerungsvorrichtung, mittels derer das Flächenheizelement unabhängig von einem Betrieb des Motors des Kraftfahrzeugs zum Heizen ansteuerbar ist. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer elektrischen Fußbodenheizung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fußbodenheizung, die geeignet ist, in einem Kraftfahrzeug eingebaut zu werden, und das Kraftfahrzeug mit Fußbodenheizung selbst.
Es ist bekannt, Fußraumheizungen in Kraftfahrzeugen vorzusehen, um den Wohlfühlkomfort im Fahrzeug zu erhöhen, da das Beheizen der Fahrgastzelle im Bereich der Füße der Fahrzeuginsassen bei entsprechender Witterung als angenehm empfunden wird. Seit langem bekannte Heizsysteme nutzen dazu die Motorabwärme und fördern Heißluft in den Fußraum. Bei diesem Heizsystem muss der Fahrgast allerdings abwarten, bis der Motor die erforderliche Abwärme mit dem notwendigen Volumen produziert; die Wärme steht also erst nach Motorlaufzeit zur Verfügung. Die Füße werden nur von oben gewärmt.
Daher sind auch bereits deutlich Komfort verbessernde elektrische Fußbodenheizungen bekannt, die sowohl fahrzeugfest verbaut sein können, wie die in der Offenbarungsschrift DE 198 46 402 A1 dargelegte, oder die als beheizbare Fußmatte, wie in DE 20 2006 007 548 U1 beschrieben, ausgeführt sein können und die mit dem in Gang Setzen des Fahrzeugs angeschaltet werden und sich dann zu erwärmen beginnen.
Die bekannten Heizsysteme für den Fußraum oder -boden erfordern üblicherweise einen erheblichen Energieaufwand.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, eine Fußbodenheizung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die möglichst ökonomisch und sicher betreibbar ist und die, selbst bei Anschluss an ein Bordnetz eines Fahrzeugs, unabhängig vom Betrieb des Fahrzeugs aktivierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Fußbodenheizung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weiter ergibt sich die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug zu schaffen das ein Vorwärmen des Fußraumes erlaubt, ehe der Motor des Fahrzeugs gestartet wird.
Das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5 löst diese weitere Aufgabe.
Weiterbildungen der Gegenstände der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Fußbodenheizung für ein Kraftfahrzeug, die ein oder mehrere Wärmefelder am Fußboden erzeugt, weist ein Flächenheizelement auf, das mit einer kraftfahrzeugseitig vorliegenden Energieversorgungsquelle elektrisch verbunden werden kann. Vorteilhaft umfasst diese Fußbodenheizung ferner eine Steuerungsvorrichtung, mittels der das Flächenheizelement unabhängig von einem Betrieb des Motors des Kraftfahrzeugs angesteuert werden kann, um so den Heizbetrieb aufzunehmen, wenn es gewünscht und erforderlich ist. Damit wird verhindert, dass die Fußbodenheizung, wenn sie durch das Bordnetz des Kraftfahrzeugs energieversorgt wird, zu unerwünschten Zeitpunkten heizt, andererseits ist so aber auch möglich, dass auch dann, wenn der Motor nicht läuft, die Fußbodenheizung in Betrieb ist, etwa zum Vorwärmen des Fußbodens.
Diese Steuerungsvorrichtung kann daher vorteilhaft eine Steuerungsvorrichtung mit Zeitsteuerungsfunktion sein, so dass ein Beginn eines Vorheizzeitpunkts etwa vorgegeben werden und voreingestellt sein kann.
Besonders geeignet ist eine Steuerungs- und Regelungsvorrichtung, die über die Zeitsteuerungsfunktion hinaus auch eine Temperaturregelung erlaubt, was es ermöglicht unnötiges Überheizen des Fußraumes zu verhindern.
Das Flächenheizelement kann vorteilhaft ein Widerstandsheizelement sein, insbesondere ein ohne Spannungswandlung betreibbares Widerstandsheizelement, das einfach zu fertigen und zuverlässig im Betrieb ist und zudem mit einem Kraftfahrzeugbordnetz gut betrieben werden kann.
Die erfindungsgemäße elektrische Fußbodenheizung kann fahrzeugfest verbaut werden, indem sie in ein Bodenstrukturbauteil integriert wird, etwa durch Eingießen in einen vorbereiteten Bauraum.
Sie kann jedoch auch als eine lösbar auf dem Fußboden des Kraftfahrzeugs anordenbare Fußmatte ausgebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird dabei vorgesehen, dass bereits an der Fußmatte vorgesehene Befestigungselemente zum Befestigen der Fußmatte an dem Fußboden als Verbindungselementepaar ausgebildet sind, um die elektrische Verbindung mit einem Pluspol und einem Minuspol der Energieversorgungsquelle des Kraftfahrzeugs zu schaffen.
Elegant lässt sich dies durch ein Paar Druckknöpfe lösen, wobei jeweils ein Druckknopfabschnitt eines Druckknopfes an der Fußmatte bzw. an deren Unterseite vorliegt, der mit einem komplementären Druckknopfabschnitt an einer korrespondierenden Stelle an dem Fußboden des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann, der die entsprechende elektrische Schnittstelle zu der Energiequelle bildet, die kraftfahrzeugseitig zur Verfügung gestellt wird.
Neben der zuvor angegebenen Verbindung der Fußmatte mittels einem Paar von Druckknöpfen gibt es ebenso die Möglichkeit, eine andere, beliebige Anzahl von Druckknöpfen einschließlich eines einzigen Druckknopfs mit einem oder mehreren komplementären Druckknopfabschnitten an einer korrespondierenden Stellen an dem Fußboden des Fahrzeugs vorzusehen.
Weiterhin ist jede andere geeignete Verbindungsart, wie zum Beispiel eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung, ggf. mit Kabelschwanz zum Beispiel als Spiralkabel, usw. vorsehbar. In diesem Fall kann mittels der Verbindung die elektrische Kontaktierung durchgeführt werden, während die mechanische Befestigung über Druckknöpfe vorgesehen sein kann.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist daher eine oder mehrere elektrische Fußbodenheizungen auf, je nachdem, bei wie vielen Sitzplätzen der Fußboden geheizt werden soll. Die Fußbodenheizungen erzeugen mittels eines Flächenheizelements am Fußboden Wärmefelder um eine angenehme Fußwärme von unten anzubieten. Die Fußbodenheizung bezieht ihre Energie aus einer elektrischen Energieversorgungsquelle, die kraftfahrzeugseitig vorliegt.
Erfindungsgemäß ist eine Steuerungsvorrichtung zwischen der Energieversorgungsquelle und dem Flächenheizelement angeordnet, mittels derer die elektrische Fußbodenheizung unabhängig vom Betrieb des Kraftfahrzeugmotors angesteuert werden kann, um zu heizen. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die elektrische Fußbodenheizung zu keiner Zeit heizt, wenn dies nicht erwünscht ist und insofern auch zu keiner Gefahr auslösenden Überhitzung führt; dass jedoch andererseits vor dem Benutzen des Kraftfahrzeugs die Heizung in Gang gesetzt werden kann, um den Fußboden an den gewünschten Stellen vorzuwärmen. Damit entfällt vorteilhaft die Wartezeit, die andernfalls nötig ist, um bekannte Heizvorrichtungen auf Betriebstemperatur zu bringen.
Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuerungsvorrichtung eine Zeitsteuerung ist, um die Zeitpunkte festzulegen, wenn die Heizung in Gang gesetzt werden soll. Entsprechend vorteilhaft ist es auch, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung die Steuerungsvorrichtung auch eine Regelungsfunktion aufweist, so dass eine Heiztemperatur eingestellt werden kann und eine gerade angenehme Fußwärme erzeugt werden kann.
Erfindungsgemäß kann die Energieversorgungsquelle durch das Bordnetz des Kraftfahrzeugs, das mit einer Autobatterie auf die bekannte Weise verbunden ist, bereitgestellt werden. Gerade in diesem Fall ist es geeignet, wenn durch das Vorhandensein der Steuerungsvorrichtung sichergestellt wird, dass die Fußbodenheizung nicht in Betrieb bleibt, wenn der Motor abgeschaltet ist.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Energieversorgungsquelle durch eine in dem Kraftfahrzeug vorliegende Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt wird, da gerade Lithium-Ionen-Batterien eine hohe Ladeleistung aufweisen und auch bei niedrigen Temperaturen eine Anwendung der Fußbodenheizung vor dem Motorstart, etwa zur Vorwärmung des Fußbodens, erlauben. Grundsätzlich ist es möglich, dass eine solche Lithium-Ionen-Batterie als eine Autobatterie oder gemeinsam mit einer Autobatterie über das Bordnetz verbunden ist. Alternativ kann die Lithium-Ionen-Batterie auch unabhängig von dem Bordnetz sein.
Vorteilhaft kann das Flächenheizelement ein Widerstandsheizelement sein, das insbesondere auch ohne Spannungswandlung betreibbar ist. Eine derartige Heizung ist bereits in Kraftfahrzeugsitze integriert.
Die Fußbodenheizung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann zum einen als fahrzeugfest verbaute Fußbodenheizung vorliegen, wobei das Flächenheizelement in das Bodenstrukturbauteil aufgenommen sein kann.
Es kann sich alternativ jedoch auch um eine lösbar auf dem Fußboden des Kraftfahrzeugs anordenbare Fußbodenheizung handeln, die als eine Fußmatte ausgebildet ist, in der das Flächenheizelement vorliegt, und die über entsprechend elektrische Schnittstellen Verbindung mit der elektrischen Energiequelle aufweist.
Eine solche erfindungsgemäße Fußmatte verfügt über Befestigungselemente zum Befestigen der Fußmatte am Fußboden, wobei zumindest zwei der Befestigungselemente als Verbindungselemente ausgebildet sind, um die elektrische Schnittstelle zu realisieren. Es ist dann wenigstens ein Verbindungselementepaar erforderlich, um die Verbindung zum Pluspol und zum Minuspol der Energieversorgungsquelle des Kraftfahrzeugs zu schaffen.
Bei derartigen Verbindungselementen kann es sich um Druckknöpfe handeln, so dass ein Paar Druckknöpfe das Verbindungselementepaar für die elektrische Kopplung mit Plus- und Minuspol bildet. Druckknöpfe sind bekanntermaßen zweiteilig, sie weisen einen oberen Abschnitt auf, den Druckknopf-Kopf und einen unteren Abschnitt, den Druckknopf-Fuß, so dass von jedem der beiden notwendigen Druckknöpfe zur Herstellung des elektrischen und mechanischen Verbindungspaars für die Fußmatte am Fußboden des Fahrzeugs ein Druckknopfabschnitt an der Fußmattenunterseite vorliegt und ein komplementärer Druckknopfabschnitt an einer korrespondierenden Stelle am Fußboden des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, der mit der Energiequelle elektrisch verbunden ist.
Neben der zuvor angegebenen Verbindung der Fußmatte mittels einem Paar von Druckknöpfen gibt es ebenso die Möglichkeit, eine andere, beliebige Anzahl von Druckknöpfen einschließlich eines einzigen Druckknopfs mit einem oder mehreren komplementären Druckknopfabschnitten an einer korrespondierenden Stellen an dem Fußboden des Fahrzeugs vorzusehen.
Weiterhin ist jede andere geeignete Verbindungsart, wie zum Beispiel eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung, ggf. mit Kabelschwanz zum Beispiel als Spiralkabel, usw. vorsehbar. In diesem Fall kann mittels der Verbindung die elektrische Kontaktierung durchgeführt werden, während die mechanische Befestigung über Druckknöpfe vorgesehen sein kann.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Draufsicht in einen Fußraum ohne Fußbodenheizung,
2 eine perspektivische Draufsicht auf einen Fußraum mit erfindungsgemäßer Fußbodenheizung,
3 eine perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Fußmatte mit Wärmefeld in einem Kraftfahrzeug-Fußraum,
4 eine erfindungsgemäße Fußbodenmatte.
Es erhöht deutlich den Wohlfühlkomfort eines Fahrzeuginsassen, wenn im Fußraum eines Kraftfahrzeugs eine elektrische Fußbodenheizung vorliegt, die es ermöglicht, spezifisch den Bereich des Fußbodens 6 eines Kraftfahrzeugs zu erwärmen, siehe 1, auf dem die Füße eines Fahrzeuginsassen 5 während der Fahrt stehen.
Während in 1 keine elektrische Fußbodenheizung vorliegt, ist eine solche in 2 gezeigt: Der Boden 6 im Fußraum 3 ist mit einer Fußbodenheizung 1 ausgestattet, so dass der auf Sitz 4 sitzende Fahrzeuginsasse 5 die Füße auf dem Wärmefeld 10 abstellen kann. Weil die erfindungsgemäße elektrische Fußbodenheizung über eine Steuerungsvorrichtung verfügt, mittels der das Flächenheizelement unabhängig davon, ob der Motor in Betrieb ist oder nicht, in Gang gesetzt werden kann, kann der Fußboden 6 im Fußraumbereich 3 vorgewärmt werden, ehe der Insasse 5 sich in das Kraftfahrzeug setzt. Dabei können unter Berücksichtigung energetischer Aspekte weitere elektrische Fußbodenheizungen dann zugeschaltet werden, wenn das Zusteigen weiterer Fahrzeuginsassen 5 erwartet wird. So wird nicht unnötig eine ganze Fußbodenfläche 6 erwärmt, sondern ausschließlich die gewünschten Bereiche.
Die erfindungsgemäße elektrische Fußbodenheizung kann darüber hinaus über eine Temperaturregelungsvorrichtung verfügen, die es ermöglicht, für jeden Fahrzeuginsassen eine gewünschte Fußbodentemperatur einzustellen.
Während die in 2 gezeigte Fußbodenheizung eine fahrzeugfest verbaute Fußbodenheizung 1' ist, handelt es sich bei der in 3 gezeigten Fußbodenheizung um eine lösbar auf dem Fußboden 6 des Kraftfahrzeuges angeordnete Fußmatte 1. Diese Fußmatte 1 verfügt, figurativ in 3 nicht gezeigt, über Befestigungselemente, damit die Fußmatte 1 am Fußboden 6 befestigt werden kann. Es ist besonders vorteilhaft, zwei derartige Befestigungselemente als Verbindungselementepaar auszubilden, mit dem die elektrische Verbindung zu Plus- und Minuspol der Energieversorgungsquelle des Kraftfahrzeugs hergestellt werden kann.
Wie die in 4 dargestellte Fußmatte 1 zeigt, kann ein solches Verbindungselementepaar durch ein Paar Druckknöpfe 2, 2' realisiert sein. In 4 ist jeweils der Druckknopf-Kopf des Druckknopfes 2 bzw. 2' gezeigt. Der Fuß des Druckknopfes befindet sich an einer entsprechend korrespondierenden Stelle am Fußboden 6 des Kraftfahrzeugs, figurativ nicht dargestellt.
Wenn ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Fußbodenheizung ausgestattet ist, kann die Energieversorgungsquelle durch das mit der Autobatterie in Verbindung stehende Bordnetz des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Die Autobatterie kann zum Beispiel ebenso eine Lithium-Ionen-Batterie sein. Es kann sich jedoch auch um eine unabhängig vom Bordnetz im Kraftfahrzeug vorliegende Lithium-Ionen-Batterie handeln, die als Energieversorgungsquelle für die elektrische Fußbodenheizung dient. Derartige Lithium-Ionen-Batterien werden als besonders geeignet angesehen, da sie eine hohe Ladeleistung haben und insofern bei niedrigen Temperaturen ermöglichen, dass die Fußbodenheizung bereits vor dem Motorstart in Gang gesetzt wird, um eine Vorklimatisierung zu ermöglichen.
Auch bei einer fahrzeugfesten Fußbodenheizung ist eine Lithium-Ionen-Batterie aufgrund der genannten hohen Ladeleistung bei niederen Temperaturen vorteilhaft, um die Vorklimatisierung zu erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19846402 A1 [0003]
DE 202006007548 U1 [0003]

Claims

Elektrische Fußbodenheizung für ein Kraftfahrzeug zur Erzeugung zumindest eines Wärmefeldes (10), wobei die Fußbodenheizung ein Flächenheizelement aufweist und mit einer kraftfahrzeugseitig vorliegenden Energieversorgungsquelle elektrisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Fußbodenheizung eine Steuerungsvorrichtung umfasst, mittels der das Flächenheizelement unabhängig von einem Betrieb des Motors des Kraftfahrzeugs zum Heizen ansteuerbar ist.
Elektrische Fußbodenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuerungsvorrichtung eine Zeitsteuerungsvorrichtung ist, insbesondere eine Zeitsteuerungs- und Regelungsvorrichtung, und/oder dass – das Flächenheizelement ein Widerstandsheizelement, insbesondere ein ohne Spannungswandlung betreibbares Widerstandsheizelement ist.
Elektrische Fußbodenheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußbodenheizung – eine fahrzeugfest verbaubare Fußbodenheizung (1') ist, oder – als eine lösbar auf dem Fußboden (6) des Kraftfahrzeugs anordenbare Fußmatte (1) ausgebildet ist, insbesondere als eine Fußmatte (1), die Befestigungselements zum Befestigen der Fußmatte (1) an dem Fußboden (6) aufweist, wobei zumindest zwei der Befestigungselemente als Verbindungselementepaar zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit einem Pluspol und einem Minuspol der Energieversorgungsquelle des Kraftfahrzeugs verbindbar sind.
Elektrische Fußbodenheizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselementepaar durch ein Paar Druckknöpfe (2, 2') bereitstellbar ist, wobei jeweils ein Druckknopfabschnitt eines Druckknopfes (2, 2') an der Fußmatte (1) festgelegt ist und mit einem komplementären Druckknopfabschnitt an einer korrespondierenden Stelle an dem Fußboden (6) des Kraftfahrzeugs vorliegt. Auch hier würden wir gerne die übrigen Möglichkeiten zur Kontaktierung (Schraubverbindung und Steckverbingung evtl. mit Kabelschwanz) erwähnen.
Kraftfahrzeug mit zumindest einer elektrischen Fußbodenheizung zur Erzeugung zumindest eines Wärmefeldes (10) mittels eines Flächenheizelements an dem Fußboden (6) des Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Fußbodenheizung mit einer Energieversorgungsquelle elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung zwischen der Energieversorgungsquelle und dem Flächenheizelement angeordnet ist, durch die elektrische Fußbodenheizung unabhängig von einem Betrieb des Motors des Kraftfahrzeugs zum Heizen ansteuerbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung eine Zeitsteuerungsvorrichtung ist, insbesondere eine Zeitsteuerungs- und Regelungsvorrichtung.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Energieversorgungsquelle durch ein mit einer Autobatterie in Verbindung stehendes Bordnetz des Kraftfahrzeugs, – durch eine unabhängig von dem Bordnetz in dem Kraftfahrzeug vorliegende Lithium-Ionen-Batterie, – durch eine mit dem Bordnetz gekoppelte, in dem Kraftfahrzeug vorliegende Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt wird.
Kraftfahrzeug nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement ein Widerstandsheizelement ist, insbesondere ein ohne Spannungswandlung betreibbares Widerstandsheizelement.
Kraftfahrzeug nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußbodenheizung – eine fahrzeugfest verbaute Fußbodenheizung ist, oder – in eine lösbar auf dem Fußboden (6) des Kraftfahrzeugs anordenbare Fußmatte (1) integriert ist, insbesondere in eine Fußmatte (1), die Verbindungselemente zur Festlegung der Fußmatte an dem Fußboden (6) aufweist, ein Verbindungselementepaar die elektrische Verbindung mit einem Pluspol und einem Minuspol der Energieversorgungsquelle des Kraftfahrzeugs bereitstellt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselementepaar durch ein Paar Druckknöpfe (2, 2') bereitgestellt wird, deren einer Druckknopfabschnitt jeweils an der Fußmatte (1) festgelegt ist und deren komplementärer Druckknopfabschnitt an einer korrespondierenden Stelle an dem Fußboden (6) des Kraftfahrzeugs vorliegt.