DE102011116816A1 - Motor car has heating component that is arranged in inner space of motor car to heat gear selector lever, safety belt, rear seat, rear window, rack, sun visor, and bottom portion - Google Patents

Motor car has heating component that is arranged in inner space of motor car to heat gear selector lever, safety belt, rear seat, rear window, rack, sun visor, and bottom portion Download PDF

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Abstract

The motor car has heater (3) that is provided with a carbon nanotube (5) and a heating element (4). A heating component (2) is arranged in the inner space of motor car to heat gear selector lever (17), safety belt (19), rear seat, rear window (21), rack (20), sun visor (16), and bottom portion (18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Heizeinrichtung für eine in dem Kraftfahrzeug vorgesehene Komponente, wobei die Heizeinrichtung wenigstens ein Kohlenstoffnanoröhren umfassendes Heizelement aufweist.The invention relates to a motor vehicle, comprising at least one heating device for a component provided in the motor vehicle, wherein the heating device has at least one heating element comprising carbon nanotubes.

Heizeinrichtungen auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhren sind im Stand der Technik bereits bekannt. Kohlenstoffnanoröhren stellen eine bestimmte Form des Kohlenstoffs dar, bei denen die Struktur durch in Form von Röhren geformte Graphitebenen gebildet ist. Derartige Kohlenstoffnanoröhren können, insbesondere eingebettet in ein bestimmtes Matrixmaterial (oft auch „Bindermatrix” genannt), die Leitfähigkeit und die Heizwirkung eines Heizelements herstellen. Heizeinrichtungen, die Kohlenstoffnanoröhren im Heizelement verwenden, sind besonders gut für flächige Heizungen geeignet und weisen eine Vielzahl von Vorteilen auf. So ist eine äußerst homogene, gleichmäßige Erwärmung großer Flächen vollkommen ohne sogenannte „Hot Spots” möglich, wobei beliebig geformte Oberflächengeometrien beheizt werden können. Nachdem die Heizeinrichtungen mit ungefährlicher Niederspannung betrieben werden können, ist eine hohe elektrische Sicherheit gegeben. Dennoch lässt sich eine hohe Heizleistung bei niedrigen Versorgungsspannungen erreichen. Beispielsweise ist die Bordspannung eines Kraftfahrzeugs bereits ausreichend, um die Heizeinrichtung zu betreiben. Der elektrische Anschluss gestaltet sich äußerst einfach, nachdem letztlich nur Elektroden mit entsprechenden Zuleitungen mit dem Heizelement gekoppelt werden müssen. Auch die Kontrolle und Steuerung erweist sich als einfach, zudem sind Kohlenstoffnanoröhren kostengünstig im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen. Insbesondere Heizschichten mit Kohlenstoffnanoröhren lassen sich mit hervorragenden Materialeigenschaften, beispielsweise hoher Robustheit, hoher Härte und hoher Resistenz gegenüber Wasser und alkalischen Materialien, herstellen.Carbon nanotube based heaters are already known in the art. Carbon nanotubes represent a particular form of carbon in which the structure is formed by tube-shaped graphite planes. Such carbon nanotubes, in particular embedded in a specific matrix material (often also called "binder matrix"), can produce the conductivity and heating effect of a heating element. Heaters that use carbon nanotubes in the heating element are particularly well suited for area heaters and have a number of advantages. Thus, an extremely homogeneous, uniform heating of large areas is completely possible without so-called "hot spots", whereby arbitrarily shaped surface geometries can be heated. After the heaters can be operated with safe low voltage, a high electrical safety is given. Nevertheless, a high heating power can be achieved at low supply voltages. For example, the on-board voltage of a motor vehicle is already sufficient to operate the heating device. The electrical connection is extremely simple, since ultimately only electrodes with corresponding leads must be coupled to the heating element. Also, the control and control proves to be easy, also carbon nanotubes are inexpensive compared to conventional heating systems. In particular, heating layers with carbon nanotubes can be produced with excellent material properties, for example high robustness, high hardness and high resistance to water and alkaline materials.

Während es grundsätzlich bereits vorgeschlagen wurde, Kohlenstoffnanoröhren bei der Beheizung von Komponenten eines Kraftfahrzeugs einzusetzen, sind doch die vorteilhaften Möglichkeiten, die derartige Heizeinrichtungen bieten, in Kraftfahrzeugen noch nicht vollständig ausgenutzt.While it has already been proposed in principle to use carbon nanotubes in the heating of components of a motor vehicle, the advantageous possibilities which such heating devices offer are not yet fully exploited in motor vehicles.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, in dem neue Einsatzgebiete für Kohlenstoffnanoröhren umfassende Heizeinrichtungen im Innenraum des Kraftfahrzeugs erschlossen werden.The invention is therefore based on the object to provide a motor vehicle, in the new applications for carbon nanotubes comprehensive heating systems are developed in the interior of the vehicle.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizeinrichtung zur Beheizung eines Gangwahlhebels und/oder eines Anschnallgurts und/oder einer eine Rücksitzbank gegenüber einer Heckscheibe abschließende Hutablage und/oder einer Sonnenblende und/oder des Bodens des Innenraums als Komponente ausgebildet ist.To solve this problem is inventively provided in a motor vehicle of the type mentioned that the heater for heating a gear selector lever and / or a seat belt and / or a rear seat against a rear window final hat rack and / or a sun visor and / or the bottom of the interior is designed as a component.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde also erkannt, dass im Innenraum des Kraftfahrzeugs noch eine Vielzahl von Komponenten existieren, deren Beheizung bislang aufgrund nicht zur Verfügung stehenden Bauraums beziehungsweise einer zu komplexen Anordnung einer Heizeinrichtung noch nicht in Betracht gezogen wurde, welche aber nun durch Verwendung einer auf Kohlenstoffnanoröhren basierenden Heizeinrichtung ermöglicht wird.In the context of the present invention, it has thus been recognized that in the interior of the motor vehicle there are still a large number of components whose heating has hitherto still not been taken into consideration due to unavailable installation space or too complex a heater arrangement, but which are now considered by using a On carbon nanotubes based heater is enabled.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Heizelement integral mit der Komponente ausgebildet oder als Beschichtung auf der Komponente ausgebildet ist, insbesondere das Heizelement eine Kohlenstoffnanoröhren und ein Matrixmaterial umfassende Schicht ist. Ist das Heizelement als eine Beschichtung ausgebildet oder gar integral mit der Komponente ausgebildet, indem beispielsweise dem Grundmaterial der Komponente Kohlenstoffnanoröhren zugemischt sind, lässt sich eine raumsparende und insbesondere auch großflächig homogen erwärmende Beheizungsmöglichkeit mit einem geringen Aufwand schaffen.It is particularly expedient if the heating element is integrally formed with the component or formed as a coating on the component, in particular the heating element is a carbon nanotubes and a matrix material comprising layer. If the heating element is designed as a coating or even integrally formed with the component, for example by admixing carbon nanotubes with the base material of the component, a space-saving and, in particular, homogeneously heated heating possibility with a large area can be created with little effort.

Dabei ist bei der Beheizung eines Gangwahlhebels besonders vorteilhaft, dass insbesondere im Winter, wenn Komponenten des Kraftfahrzeugs für den Fahrer sehr unangenehm zu berühren sind, diese nun vorgeheizt werden können. Der Gangwahlhebel ist ein häufig auch bereits beim Losfahren betätigtes Bedienelement, dessen Erwärmung besonders vorteilhaft und wünschenswert ist. Nachdem eine Kohlenstoffnanoröhren umfassende Heizeinrichtung geometrisch flexibel gestaltbar ist, ist es erstmalig auch möglich, aufwandsarm und einfach realisierbar eine Beheizung des Gangwahlhebels zu ermöglichen.It is particularly advantageous in the heating of a gear selector lever that, especially in winter, when components of the motor vehicle for the driver are very uncomfortable to touch, they can now be preheated. The gear selector is often already operated when driving off control, the heating is particularly advantageous and desirable. After a carbon nanotubes comprehensive heater is geometrically flexible designable, it is also possible for the first time, low effort and easy to implement a heating of the gear selector lever to allow.

Ähnliches gilt für einen Anschnallgurt, der ein dort insbesondere integriertes Heizelement aufweisen kann, um das Tragen bei kalten Temperaturen angenehmer zu machen und den Komfort von Insassen des Kraftfahrzeugs zu erhöhen.The same applies to a seat belt, which may have a heating element integrated there in particular, in order to make wearing in cold temperatures more pleasant and to increase the comfort of occupants of the motor vehicle.

Als vorteilhaft kann sich auch die Beheizung einer Hutablage in einem Kraftfahrzeug erweisen, nachdem dies zum einen zu einem dezentralen Innenraumheizungskonzept beitragen kann, welches eine besonders wohlige Wärme im Innenraum des Kraftfahrzeugs erzeugt, zum anderen aber auch vorgesehen sein kann, dass bei einer Beheizung der Hutablage das Heizelement zur Mitbeheizung einer Heckscheibe durch Abstrahlung ausgebildet ist. Durch die von der Hutablage abgestrahlte Wärme kann also auch eine Heckscheibe beheizt und dadurch abgetaut werden.Heating of a parcel shelf in a motor vehicle can prove to be advantageous, since this can contribute to a decentralized interior heating concept, which generates a particularly pleasant heat in the interior of the motor vehicle, but can also be provided that the parcel shelf is heated the heating element for co-heating a rear window is formed by radiation. By radiated by the rear shelf heat so a rear window can be heated and thereby defrosted.

Auch für die Sonnenblende gilt, dass die Beheizung der Sonnenblende wie auch die Beheizung der Hutablage Teil eines dezentralen Beheizungssystems sein kann. Durch von allen Seiten abgestrahlte Wärme kann der Komfort von Insassen des Kraftfahrzeugs besonders gut erhöht werden.Also for the sun visor applies that the heating of the sun visor as well as the heating of the parcel shelf can be part of a decentralized heating system. By radiated heat from all sides, the comfort of occupants of the motor vehicle can be increased particularly well.

Teil eines solchen dezentralen Beheizungssystems kann auch die Beheizung des Bodens des Innenraums sein, wobei dieser den zusätzlichen vorteilhaften Effekt hat, dass ein Insasse, dessen Füße zur Auskühlung neigen, hier eine besonders intensive, bodennahe warme Atmosphäre vorfindet, nachdem insbesondere die Wärme vom Boden aufsteigt und mithin ein wohlig warmes Gefühl an kalten Füßen erzeugen kann. Gerade für Großflächen, wie sie am Boden eines Kraftfahrzeugs häufig vorkommen, eignet sich eine Beschichtung mit einem Kohlenstoffnanoröhren enthaltenden Material besonders.Part of such a decentralized heating system can also be the heating of the floor of the interior, this has the additional advantageous effect that an occupant whose feet are prone to cooling, here finds a particularly intense, near-ground warm atmosphere, especially after the heat rises from the ground and thus can produce a pleasantly warm feeling on cold feet. Especially for large areas, as they often occur at the bottom of a motor vehicle, a coating with a material containing carbon nanotubes is particularly suitable.

Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass als weitere, für sich vorteilhafte Möglichkeit im Rahmen der Beheizungsarchitektur eines Kraftfahrzeugs auch die Möglichkeit besteht, eine Heizeinrichtung mit einem Kohlenstoffnanoröhren umfassenden Heizelement zur Beheizung von Glühkerzen einzusetzen. Glühkerzen sind elektrische Heizmittel im Brennraum von Verbrennungsmotoren, die üblicherweise nur kurzzeitig beim Start elektrisch beheizt werden. Hierbei kann über eine Heizeinrichtung mit Kohlenstoffnanoröhren eine Art „Heizstoß” durchgeführt werden, der sich bei Glühkerzen besonders eignet.It should also be noted at this point that, as a further advantageous possibility within the framework of the heating architecture of a motor vehicle, it is also possible to use a heating device with a heating element comprising carbon nanotubes for heating glow plugs. Glow plugs are electrical heating means in the combustion chamber of internal combustion engines, which are usually heated electrically only for a short time at the start. In this case, a type of "heating pulse" can be carried out via a heating device with carbon nanotubes, which is particularly suitable for glow plugs.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Further advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawing. Showing:

1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und 1 a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention, and

2 einen Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeug mit beheizbaren Komponenten. 2 a longitudinal section through a motor vehicle with heated components.

1 zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Im Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 ist wenigstens eine Komponente 2 angeordnet, die mittels einer Heizeinrichtung 3 beheizt werden soll. Hierzu weist die Heizeinrichtung 3 ein Heizelement 4 auf, welches Kohlenstoffnanoröhren 5 umfasst, die in einem Matrixmaterial 6 gebunden sind. Das Heizelement 4 kann als Beschichtung integral mit der Komponente 2 ausgebildet werden, es ist jedoch auch denkbar, die Komponente 2 oder einen Teil der Komponente selbst als Heizelement 4 vorzusehen, wenn dort Kohlenstoffnanoröhren 5 zugemischt werden. 1 schematically shows a part of a motor vehicle according to the invention 1 , In the interior of the motor vehicle 1 is at least one component 2 arranged by means of a heating device 3 should be heated. For this purpose, the heater 3 a heating element 4 on which carbon nanotubes 5 includes, in a matrix material 6 are bound. The heating element 4 Can be used as a coating integral with the component 2 be formed, but it is also conceivable, the component 2 or part of the component itself as a heating element 4 provided there are carbon nanotubes 5 be mixed.

Über Elektroden 7 und entsprechende Zuleitungen 8 kann das Heizelement 4 bestromt werden und so seine Heizwirkung entfalten. Nachdem bereits eine sehr niedrige Spannung ausreicht, um das Heizelement 4 zu betreiben, wird es im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein nur schematisch dargestelltes Bordnetz 9 betrieben.About electrodes 7 and corresponding supply lines 8th can the heating element 4 be energized and thus develop its heating effect. After already a very low voltage is sufficient to the heating element 4 to operate, it is in the present embodiment via an only schematically illustrated electrical system 9 operated.

Wird ein Schaltmittel 10 geschlossen, fließt ein Strom durch das Heizelement 4, so dass eine äußerst gleichmäßige Erwärmung des Heizelements 4 und somit der Komponente 2 erfolgt. Das Schaltmittel 10 wird durch ein Steuergerät 11 angesteuert, welches beispielsweise Signale eines Bedienelements 12, das ebenso im Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein kann, beispielsweise eines Schalters, verarbeitet. Jedoch sind auch andere Möglichkeiten denkbar, bei denen der Betrieb der Heizeinrichtung 3 automatisch gesteuert wird, beispielsweise durch Auswertung von Daten eines Sensors 13, beispielsweise eines Temperatursensors, der an der Komponente 2 vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann bei Unterschreitung einer bestimmten Temperatur der Komponente 2 eine Aktivierung des Heizmittels 3 erfolgen. Denkbar ist es aber auch, dass Signale zur Aktivierung des Heizmittels 3 von einem anderen Fahrzeugsystem 14 geliefert werden, beispielsweise von einem dezentralen Beheizungssystem, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird.Will be a switching device 10 closed, a current flows through the heating element 4 , allowing a very even heating of the heating element 4 and thus the component 2 he follows. The switching means 10 is through a control unit 11 controlled, which, for example, signals a control element 12 , the same in the interior of the motor vehicle 1 can be arranged, for example, a switch, processed. However, other possibilities are conceivable in which the operation of the heater 3 is controlled automatically, for example by evaluation of data from a sensor 13 , For example, a temperature sensor, the component 2 can be provided. For example, when falling below a certain temperature of the component 2 an activation of the heating medium 3 respectively. It is also conceivable that signals for activation of the heating medium 3 from another vehicle system 14 be supplied, for example, from a decentralized heating system, which will be discussed in more detail below.

2 zeigt anhand eines schematischen Längsschnittes durch das Kraftfahrzeug 1 Komponenten, deren Beheizung im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein kann. So können als beheizbare Komponente 2 im Innenraum 15 des Kraftfahrzeugs 1 wenigstens eine Sonnenblende 16, ein Gangwahlhebel 17, ein Boden 18, Anschnallgurte 19 und eine Hutablage 20 vorgesehen sein. Sämtlichen dieser Komponenten 2 ist also ein Heizelement 4 zugeordnet, wobei insbesondere die Beheizung des Bodens 18, der Sonnenblende 16 sowie der Hutablage 20 Teil eines dezentralen Beheizungssystems sein können. Die Beheizung der Hutablage 20 kann so ausgelegt sein, dass eine Heckscheibe 21 durch Abstrahlung mitbeheizt wird. 2 shows a schematic longitudinal section through the motor vehicle 1 Components whose heating may be provided in the context of the present invention. So can as heated component 2 in the interior 15 of the motor vehicle 1 at least one sun visor 16 , a gear selector lever 17 , a floor 18 , Harnesses 19 and a hat rack 20 be provided. All of these components 2 So it's a heating element 4 associated, in particular, the heating of the soil 18 , the sun visor 16 as well as the hat rack 20 Part of a decentralized heating system can be. The heating of the hat rack 20 can be designed to have a rear window 21 is mitbeheizt by radiation.

Claims (4)

Kraftfahrzeug (1), umfassend wenigstens eine Heizeinrichtung (3) für eine in dem Kraftfahrzeug (1) vorgesehene Komponente (2), wobei die Heizeinrichtung (3) wenigstens ein Kohlenstoffnanoröhren (5) umfassendes Heizelement (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (3) zur Beheizung eines Gangwahlhebels (17) und/oder eines Anschnallgurts (19) und/oder einer eine Rücksitzbank gegenüber einer Heckscheibe (21) abschließenden Hutablage (20) und/oder einer Sonnenblende (16) und/oder des Bodens (18) des Innenraums (15) als Komponente (2) ausgebildet ist.Motor vehicle ( 1 ) comprising at least one heating device ( 3 ) for one in the motor vehicle ( 1 ) component ( 2 ), the heating device ( 3 ) at least one carbon nanotube ( 5 ) comprehensive heating element ( 4 ), characterized in that the heating device ( 3 ) for heating a gear selector lever ( 17 ) and / or a seat belt ( 19 ) and / or one Rear seat opposite a rear window ( 21 ) final hat rack ( 20 ) and / or a sun visor ( 16 ) and / or the soil ( 18 ) of the interior ( 15 ) as component ( 2 ) is trained. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4) integral mit der Komponente (2) ausgebildet oder als Beschichtung auf der Komponente (2) ausgebildet ist, insbesondere das Heizelement (4) eine Kohlenstoffnanoröhren (5) und ein Matrixmaterial (6) umfassende Schicht ist.Motor vehicle according to claim 1, characterized in that the heating element ( 4 ) integral with the component ( 2 ) or as a coating on the component ( 2 ), in particular the heating element ( 4 ) a carbon nanotube ( 5 ) and a matrix material ( 6 ) is comprehensive layer. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung der Hutablage (20) und/oder der Sonnenblende (16) und/oder des Bodens (18) des Innenraums (15) Teil eines dezentralen Beheizungssystems sind.Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the heating of the rear shelf ( 20 ) and / or the sun visor ( 16 ) and / or the soil ( 18 ) of the interior ( 15 ) Are part of a decentralized heating system. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Beheizung der Hutablage (20) das Heizelement (4) zur Mitbeheizung einer Heckscheibe (21) durch Abstrahlung ausgebildet ist.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that when heating the hat rack ( 20 ) the heating element ( 4 ) for co-heating a rear window ( 21 ) is formed by radiation.
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