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Die Erfindung betrifft einen Omnibus gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Bei herkömmlichen Omnibussen, insbesondere Linienbussen, wird zum Beheizen eines Fahrgastraums der Omnibusse Kühlwasser zum Kühlen eines Antriebsaggregats, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, des Omnibusses genutzt. Das Kühlwasser wird infolge des Kühlens des Antriebsaggregats durch Abwärme des Antriebsaggregats erwärmt. Das erwärmte Kühlwasser wird zum Erwärmen von Luft mittels eines Wärmetauschers verwendet, der beispielsweise auf Umgebungsluft wirkt, die mittels eines Gebläses angesaugt und dann dem Fahrgastraum zugeführt wird.
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Aufgrund der Größe des Fahrgastraums von Omnibussen ist insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen wie im Winter eine sehr hohe Heizleistung erforderlich, um den Fahrgastraum zu beheizen und dadurch thermische Komfortanforderungen zu erfüllen. Je nach Fahrprofil bzw. Fahrbetrieb, Umgebungsbedingungen und Antriebskonzept des Omnibusses kann die Abwärme des Antriebsaggregats jedoch ggf. nicht ausreichen, um den Fahrgastraum hinreichend zu beheizen.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, Brennstoffzuheizer wasserseitig zu verwenden, welche mit einem Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff, betrieben und dazu genutzt werden, das Kühlwasser zusätzlich aufzuheizen, um über das Kühlwasser die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft trotz der nur geringen zur Verfügung stehenden Abwärme des Antriebsaggregats stark zu erwärmen und darüber den Fahrgastraum hinreichen zu beheizen. Solche Brennstoffzuheizer führen jedoch zu einem hohen Kraftstoffverbrauch sowie zu einem hohen Ausstoß von Abgasen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Omnibus der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass der Fahrgastraum auf besonders energieeffiziente und umweltschonende Weise beheizbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Omnibus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Omnibus der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, dessen Fahrgastraum besonders energieeffizient und umweltschonend beheizbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizeinrichtung wenigstens ein elektrisches Heizelement zum Beheizen des Fahrgastraums aufweist. Ferner ist eine Energieversorgungseinrichtung des Omnibusses vorgesehen, welche zum Bereitstellen von elektrischer Energie zum Betreiben des Heizelements mit einer bezüglich des Omnibusses externen Energieversorgung koppelbar ist.
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Das elektrische, d. h. mit der von der Energieversorgungseinrichtung bereitgestellten, elektrischen Energie betreibbare Heizelement stellt einen elektrischen Heizer dar, mittels welchem unter Aufwendung von elektrischer Energie der Fahrgastraum bedarfsgerecht und besonders energieeffizient beheizbar ist. Dadurch, dass mittels des Heizelements elektrische Energie und somit im Vergleich zu Brennstoffzuheizern kein beispielsweise flüssiger Kraftstoff verwendet wird, um den Fahrgastraum zu beheizen, entstehen infolge des Betriebs des Heizelements keine Abgase, so dass eine besonders umweltschonende Beheizung des Fahrgastraums realisiert ist. Ebenso kann bei Bremsbetrieb über einen Generator Bremsenergie zum Heizen verwendet werden.
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Dem energieeffizienten Beheizen des Fahrgastraums kommt besonders zugute, dass die elektrische Energie zum Betreiben des Heizelements und somit zum Beheizen des Fahrgastraums über die Energieversorgungseinrichtung von der externen Energieversorgung bereitgestellt werden kann. Diese elektrische Energie kann, insbesondere im Vergleich zum Gewinnen von elektrischer Energie mittels einer einen transienten (instationären) Betrieb aufweisenden Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens unter Verbrauch von Kraftstoff, besonders wirkungsgradgünstig gewonnen werden. Durch die Energieversorgungseinrichtung kann diese, wirkungsgradgünstig gewonnene Energie zum Beheizen des Fahrgastraums genutzt werden.
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Vorteilhafterweise ist es möglich, die Energieversorgungseinrichtung während Standphasen des Omnibusses, beispielsweise an Haltestellen oder in einem Betriebshof, mit der externen Energieversorgung zu koppeln, um elektrische Energie zum Betreiben des elektrischen Heizelements bereitzustellen. Das elektrische Heizelement kann somit während der Standphasen elektrisch betrieben werden, ohne dass Abgase des Omnibusses anfallen. Die elektrische Energie von der Energieversorgung kann dem Heizelement beispielsweise direkt, d. h. ohne den Umweg über eine elektrische Speichereinrichtung wie beispielsweise eine Batterie des Omnibusses zugeführt werden.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Omnibus wenigstens eine elektrische Speichereinrichtung auf, mittels welcher das Heizelement mit in der elektrischen Speichereinrichtung gespeicherter, elektrischer Energie versorgbar ist, wobei die Energieversorgungseinrichtung eine Ladeeinrichtung aufweist, mittels welcher die elektrische Speichereinrichtung mit der von der Energieversorgungseinrichtung bereitgestellten, elektrischen Energie aufladbar ist. Somit kann die von der externen Energieversorgung bereitgestellte, elektrische Energie in der Speichereinrichtung gespeichert und auch während einer Fahrt des Omnibusses genutzt werden, um das Heizelement zu betreiben.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Omnibus wenigstens ein Elektromotor zum Antreiben des Omnibusses aufweist. Dadurch kann der Omnibus unter Aufwendung von elektrischer Energie und somit emissionsfrei und umweltfreundlich angetrieben werden. Da auch beim Betrieb des elektrischen Heizelements keine Abgase entstehen, kann der Omnibus sowohl emissionsfrei angetrieben als auch emissionsfrei beheizt werden. Dies ist insbesondere beim Fahren in einem Stadtgebiet vorteilhaft, in welchem es aufgrund einer hohen Bebauungsdichte zu einem nur relativ schlechten Luftaustausch oder einer Luftumwälzung kommt. Gerade bei solch schlechten Luftverhältnissen kann durch den emissionsfreien Betrieb eine weitere Belastung der Luftverhältnisse vermieden werden, da keine Abgase ausgestoßen werden.
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Darüber hinaus ermöglicht das elektrische Heizelement auch die Darstellung hoher Heizleistungen, so dass der Fahrgastraum auch bei kalten Umgebungsbedingungen sehr gut beheizt werden und im Fahrgastraum ein hoher thermischer Komfort realisiert werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des elektrischen Heizelements ist, dass es im Vergleich zu Brennstoffzuheizern einfacher in den Omnibus und ein entsprechendes Heizkonzept dieses integriert werden kann. Dazu kann das Heizelement beispielsweise auf einfache Weise mit einem Bordnetz des Omnibusses elektrisch verbunden werden. Weitere Maßnahmen wie eine Abführung von Abgas und eine Zuführung von Brennstoff, wie sie bei Brennstoffzuheizern vorzusehen wären, sind nicht erforderlich.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweiligen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Seitenansicht eines Omnibusses mit einem Fahrgastraum und mit einer Heizeinrichtung, mittels welcher der Fahrgastraum beheizbar ist, wobei die Heizeinrichtung wenigstens ein elektrisches Heizelement zum Beheizen des Fahrgastraums aufweist, und wobei eine Energieversorgungseinrichtung des Omnibusses vorgesehen ist, welche zum Bereitstellen von elektrischer Energie zum Betreiben des Heizelements mit einer bezüglich des Omnibusses externen Energieversorgung koppelbar ist.
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Die Fig. zeigt einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Omnibus. Der Omnibus 10 weist einen Hybrid-Antrieb 12 mit einer Verbrennungskraftmaschine 14 und mit wenigstens einem Elektromotor 16 auf, mittels welchen der Omnibus 10 antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 14 ist mit einem flüssigen Kraftstoff betreibbar, welcher in einem in der Fig. nicht erkennbaren Tank des Omnibusses 10 aufgenommen ist. Die Verbrennungskraftmaschine 14 ist mittels des Tanks mit dem flüssigen Kraftstoff versorgbar.
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Der Omnibus 10 weist eine elektrische Speichereinrichtung in Form einer Batterie 18 auf, mittels welcher elektrische Energie speicherbar ist. Die Batterie 18 ist dabei an einem Dach 20 des Omnibusses 10 angeordnet und mit dem Elektromotor 16 gekoppelt, so dass dieser mit elektrischer Energie aus der Batterie 18 versorgt und betrieben werden kann. Der Omnibus 10 ist dabei emissionsfrei mittels des Elektromotors 16 unter Aufwendung von elektrischer Energie, d. h. ohne Unterstützung durch die Verbrennungskraftmaschine 14 antreibbar.
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Der Omnibus 10 weist ferner einen Fahrgastraum 22 auf, in welchem sich Fahrgäste aufhalten können. Darüber hinaus ist eine in der Fig. sehr schematisch dargestellte Heizeinrichtung 24 des Omnibusses 10 vorgesehen, mittels welcher der Fahrgastraum 22 beheizbar ist. Die Heizeinrichtung 24 umfasst wenigstens einen Wärmetauscher 26, welcher von Luft aus der Umgebung 28 des Omnibusses 10 und von Kühlwasser zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 14 durchströmbar ist. Das Kühlwasser wird infolge des Kühlens der Verbrennungskraftmaschine 14 von Abwärme dieser erwärmt und durchströmt anschließend den Wärmetauscher 26. Dort findet ein Wärmeübergang von dem erwärmten Kühlwasser über den Wärmetauscher 26 an die den Wärmetauscher 26 durchströmende Luft statt, so dass die Luft erwärmt wird.
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Die Luft wird beispielsweise mittels einer Gebläseeinrichtung angesaugt, durch den Wärmetauscher 26 gefördert und nach der Erwärmung dem Fahrgastraum 22 zugeführt. Dadurch kann der Fahrgastraum 22 mittels der erwärmten Luft beheizt werden.
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Je nach Fahrprofil und Umgebungstemperatur steht ggf. eine nur geringe Menge an Abwärme der Verbrennungskraftmaschine 14 zur Verfügung, um die angesaugte Luft zu erwärmen und in der Folge den Fahrgastraum 22 zu beheizen. Um nun dennoch eine hohe Heizleistung der Heizeinrichtung 24 zu realisieren und den Fahrgastraum besonders energieeffizient und umweltschonend hinreichend beheizen zu können, umfasst die Heizeinrichtung 24 wenigstens ein elektrisches Heizelement 30. Mittels des elektrischen Heizelements 30 kann der Fahrgastraum 22 unter Aufwenden von elektrischer Energie, mit welcher das Heizelement 30 betrieben wird, beheizt werden.
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Es ist beispielsweise möglich, das Heizelement 30 wasserseitig einzusetzen und das Kühlwasser zusätzlich zu erwärmen, um in der Folge die den Wärmetauscher 26 durchströmende Luft stark erwärmen zu können. Ferner ist es möglich, das elektrische Heizelement 30 luftseitig einzusetzen und die dem Fahrgastraum 22 zuzuführende Luft direkt mittels des Heizelements 30, beispielsweise zusätzlich zur Erwärmung mittels des Wärmetauschers 26, zu erwärmen. Dazu wird die angesaugte Luft dem Heizelement 30 zugeführt. Die Luft umströmt bzw. durchströmt das Heizelement 30 zumindest teilweise, so dass ein Wärmeübergang von Heizelement 30 an die Luft infolge des Umströmens stattfindet.
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Dabei entstehen beim Betrieb des Heizelements 30 keine Abgase. Wird der Omnibus 10 ferner mittels des Elektromotors 16 angetrieben, so kann der Omnibus 10 nicht nur emissionsfrei angetrieben sondern auch emissionsfrei beheizt werden.
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Zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den Betrieb des Heizelements 30 ist eine Energieversorgungseinrichtung 32 vorgesehen, welche zum Bereitstellen der elektrischen Energie zum Betreiben des Heizelements 30 mit einer bezüglich des Omnibusses 10 externen und in der Fig. sehr schematisch dargestellten Energieversorgung 34 koppelbar ist.
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Diese Kopplung kann beispielsweise während einer Standphase des Omnibusses 10 an Haltestellen oder in einem Betriebshof über eine elektrische Leitung erfolgen, welche einerseits mit der Energieversorgung 34, die mit einem Stromnetz verbunden ist, gekoppelt ist und andererseits über einen Stecker mit der Energieversorgungseinrichtung 32 elektrisch verbunden wird. Ferner ist es möglich, dass die Energieversorgungseinrichtung wenigstens ein Induktionselement 36, beispielsweise eine Spule, umfasst, mittels welcher die Energieversorgungseinrichtung 32 induktiv und somit berührungslos mit der Energieversorgung 34 koppelbar ist. Dadurch kann elektrische Energie berührungslos vom der Energieversorgung 34 zur Energieversorgungseinrichtung 32 übertragen und von dieser bereitgestellt werden, um das Heizelement 30 zu betreiben. Dazu weist die Energieversorgung 34 beispielsweise ein mit dem Induktionselement 36 korrespondierendes, weiteres Induktionselement, beispielsweise eine weitere Spule, auf.
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Es kann vorgesehen sein, dass die von der Energieversorgungseinrichtung 32 bereitgestellte, elektrische Energie dem Heizelement 30, insbesondere während der Standphasen, direkt, d. h. ohne Umweg über eine elektrische Speichereinrichtung, zugeführt wird. Dadurch kann das Heizelement 30 während der Standphasen energieeffizient und emissionsfrei betrieben werden, ohne die Batterie 18, welche üblicherweise auch als Traktionsbatterie bezeichnet wird, durch den Betrieb des elektrischen Heizelements 30 zu belastet bzw. zu beeinflussen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die von der Energieversorgungseinrichtung 32 bereitgestellte, elektrische Energie in einer elektrischen Speichereinrichtung, beispielsweise in der Batterie 18 und/oder in einer von der Batterie 18 unabhängigen, weiteren elektrischen Speichereinrichtung 35 gespeichert wird. Dazu weist die Energieversorgungseinrichtung 32 eine Ladeeinrichtung 33 auf, mittels welcher die dem Heizelement 30 zugeordnete, elektrische Speichereinrichtung 35 zum Versorgen des Heizelements 30 mit elektrischer Energie mit der von der Energieversorgungseinrichtung 32 bereitgestellten, elektrischen Energie aufladbar ist.
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Dadurch kann das Heizelement 30 ohne die Batterie 18 zu belasten auch dann mit der von der Energieversorgungseinrichtung 32 bereitgestellten, elektrischen Energie über die elektrische Speichereinrichtung 35 versorgt und betrieben werden, wenn die Energieversorgungseinrichtung 32 nicht mit der Energieversorgung 34 gekoppelt ist, beispielsweise bei einer Fahrt des Omnibusses 10. Dadurch kann das Heizelement 30 auch während der Fahrt energieeffizient und emissionsfrei betrieben werden.
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Der Omnibus 10 weist vorzugsweise eine in der Fig. nicht dargestellte Rekuperationseinrichtung auf, mittels welcher kinetische Energie des Omnibusses 10 beim Abbremsen dieses in elektrische Energie umwandelbar ist. Die Rekuperationseinrichtung umfasst dazu wenigstens einen Generator, welcher von wenigstens einem Rad 38 des Omnibusses 10 antreibbar ist. Durch das Antreiben des Generators können das Rad 38 und darüber der Omnibus 10 abgebremst und dabei seine kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden.
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Als Generator kann beispielsweise der Elektromotor 16 verwendet werden, welcher als elektrische Maschine ausgebildet ist, die in einem Motorbetrieb als der Elektromotor 16 und in einem Generatorbetrieb als der Generator genutzt werden kann. Die beim Abbremsen des Omnibusses 10 gewonnene, d. h. rekuperierte elektrische Energie kann zum Betreiben des Heizelements 30 genutzt werden, so dass dieses besonders energieeffizient betreibbar ist. Hierzu kann die rekuperierte Energie dem Heizelement 30 beispielsweise direkt zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die rekuperierte, elektrische Energie der dem Heizelement 30 zugeordneten, elektrischen Speichereinrichtung 35 zuzuführen und in dieser zu speichern. Dadurch kann die rekuperierte Energie bedarfsgerecht zum Betreiben des Heizelements 30 und somit zum Beheizen des Fahrgastraums 22 auch dann genutzt werden, wenn gerade keine Energie beim Abbremsen rekuperiert wird.
