DE102013214550A1

DE102013214550A1 - Fahrzeug mit einer Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE102013214550A1
Application number: DE201310214550
Authority: DE
Inventors: Christina Frey; Jürgen Gläßer; Robert HERBOLZHEIMER; Peter Satzger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: US9751382B2; CN105246717A; CN105246717B; DE102013214550B4; US20160167483A1; WO2015010875A1

Abstract

Fahrzeug mit – einer Heizeinrichtung, die – eine elektrisch betriebene Wärmequelle und – einen Reflektor aufweist, der von der Wärmequelle abgegebene Wärmestrahlung in Richtung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs reflektiert, und – einer Berührschutzeinrichtung, die strahlungsdurchlässig ist, so dass von der Wärmequelle abgegebene oder vom Reflektor reflektierte Wärmestrahlung in den Fahrgastraum strahlen kann, wobei die Wärmequelle und der Reflektor auf einer dem Fahrgastraum abgewandten Seite der Berührschutzeinrichtung angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Heizeinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Bei manchen Fahrzeugen, wie z. B. Dieselfahrzeugen oder Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, reicht zumindest bei niedrigen Außentemperaturen die von einzelnen Fahrzeugkomponenten erzeugte „Abwärme” nicht aus, um den Fahrgastraum hinreichend zu beheizen. Für derartige Fahrzeuge kommen daher elektrische Heizeinrichtungen in Betracht. Elektrische Heizeinrichtungen können hinsichtlich ihrer Temperatur in „Hochtemperaturheizeinrichtungen” und „Niedertemperaturheizeinrichtungen unterteilt werden. Bei Hochtemperaturheizeinrichtungen weist die Wärmequelle eine deutlich höhere Temperatur auf als bei Niedertemperaturheizeinrichtungen. Als Niedertemperaturheizeinrichtungen bekannt sind insbesondere Flächenheizungen, wie z. B. Sitzheizungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einer (Hochtemperatur-)Heizeinrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Heizeinrichtung, die eine elektrisch betriebene „Wärmequelle” aufweist. Die „Wärmequelle” kann punkt- bzw. kugelförmig oder linien- bzw. zylinderförmig gestaltet sein. Eine Heizeinrichtung gemäß der Erfindung weist ferner einen Reflektor auf, der von der Wärmequelle abgegebene Wärmestrahlung in Richtung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs bzw. in den Fahrgastraum hinein reflektiert.
Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug handeln. Prinzipiell ist die Erfindung aber auch bei herkömmlichen, d. h. rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen einsetzbar.
Das Fahrzeug weist ferner eine „Berührschutzeinrichtung” auf, die strahlungsdurchlässig ist, so dass von der Wärmequelle abgegebene oder vom Reflektor reflektierte Wärmestrahlung in den Fahrgastraum strahlen kann. Die Wärmequelle und der Reflektor sind auf einer dem Fahrgastraum abgewandten Seite der Berührschutzeinrichtung angeordnet.
Eine derartige Heizeinrichtung kann an verschiedensten Stellen des Fahrzeugs eingesetzt werden, z. B. in einem Fußraumbereich, in oder im Bereich einer Instrumententafel, einer Fahrzeugtür etc. Durch den Reflektor wird sichergestellt, dass die von der Wärmequelle abgegebene Wärmestrahlung nicht etwa in die Fahrzeugstruktur hinein, sondern in den Fahrgastraum hinein abgegeben wird. Mittels der Berührschutzeinrichtung wird verhindert, dass ein Fahrgast der Wärmequelle der Heizeinrichtung zu nahe kommt. Verbrennungen werden dadurch ausgeschlossen.
Bei der Wärmequelle kann es sich insbesondere um eine Hochtemperaturwärmequelle handeln, die eine Temperatur von mehr als 100°C, insbesondere eine Temperatur von mehr als 150°C aufweist. Mit derart „heißen” Wärmequellen lassen sich bei geringem Bauraumbedarf hohe Wärme- bzw. Heizleistungen erzielen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Heizeinrichtung und der Berührschutzeinrichtung ein „rückwärtiger Reflektor” angeordnet bzw. eine der Heizeinrichtung zugewandte (Rück-)Seite der Berührschutzeinrichtung kann mit einer Reflektorschicht versehen sein. Durch einen derartigen „rückwärtigen Reflektor” bzw. eine Reflektorschicht wird verhindert, dass sich die Berührschutzeinrichtung zu stark aufheizt. „Zu stark” bedeutet, dass die Berührschutzeinrichtung in ihrem vom Fahrgastraum aus zugänglichen Bereich keinesfalls so heiß werden darf, dass man sich daran verbrennen kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reflektor der Heizeinrichtung unmittelbar bis an oder nahe an die Berührschutzeinrichtung oder den rückwärtigen Reflektor heranreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass der ganz überwiegende Teil der von der Heizeinrichtung erzeugten Wärmestrahlung in Richtung des strahlungsdurchlässigen Bereichs der Berührschutzeinrichtung reflektiert wird und nicht etwa in die Fahrzeugstruktur hinein. Wärmestaus in der Fahrzeugstruktur bzw. Wärmeverluste an die Fahrzeugstruktur können dadurch weitgehend vermieden bzw. minimiert werden.
Zur weiteren Verbesserung der Effizienz der Heizeinrichtung kann an einer der Berührschutzeinrichtung abgewandten Seite des Reflektors eine Wärmedämmschicht angeordnet sein. Dadurch wird die Wärmeabstrahlung in Richtung des strahlungsdurchlässigen Bereichs der Berührschutzeinrichtung, d. h. in den Fahrgastraum hinein, weiter verbessert und Wärmeverluste in die Fahrzeugstruktur hinein werden verringert.
Der Reflektor weist vorzugsweise eine gekrümmte Form auf. Von der Wärmequelle aus betrachtet ist der Reflektor vorzugsweise konkav gestaltet.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Reflektor parabolisch gestaltet ist. Wenn die Wärmequelle im Brennpunkt des Reflektors oder in einem brennpunktnahen Bereich des parabolischen Reflektors angeordnet ist, strahlt dieser nahezu parallel Wärme ab. Mit einem parabolischen Reflektor kann also ein „paralleler Wärmestrahler” dargestellt werden.
Alternativ dazu könnte der Reflektor auch elliptisch gestaltet sein. Wenn die Wärmequelle in einem der beiden Brennpunkte des elliptischen Reflektors oder in einem Bereich, der einem der beiden Brennpunkte des elliptischen Reflektors nahe ist, angeordnet ist, strahlt der Reflektor die Wärmestrahlung durch den anderen Brennpunkt des elliptischen Reflektors. Anders ausgedrückt, ergibt sich ein Wärmestrahlungsbündel durch den anderen Brennpunkt des elliptischen Reflektors.
Im Falle eines elliptischen Reflektors kann vorgesehen sein, dass die Wärmequelle in einem der beiden Brennpunkte angeordnet ist und der andere Brennpunkt im Bereich einer Trennwand der Berührschutzeinrichtung liegt. Unter dem Begriff „Trennwand” ist ganz allgemein ein Element zu verstehen, welches die „Grenze” zwischen dem Fahrgastraumbereich und einer Verkleidung bzw. der Fahrzeugstruktur bildet. Wenn einer der beiden Brennpunkte des elliptischen Reflektors im Bereich der Trennwand liegt, ergibt sich ein Wärmestrahlungsbündel, das fächerartig von dem Trennwandbereich in den Fahrgastraum hineinstrahlt.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der elliptische Reflektor so angeordnet ist, dass beide Brennpunkte auf der dem Fahrgastraum abgewandten Seite der Berührschutzeinrichtung, d. h. „hinter der Trennwand”, liegen. Dadurch wird erreicht, dass die Wärmeleistungsdichte im Bereich der Trennwand, d. h. bis an die Grenze zum Fahrgastraum hin geringer ist, was die Gefahr von Verbrennungen noch weiter verringert.
Zusätzlich kann eine Lüftungseinrichtung vorgesehen sein, welche Luft von der dem Fahrgastraum abgewandten Seite der Berührschutzeinrichtung in den Fahrgastraum bläst. Durch eine derartige Belüftungseinrichtung kann die Effizienz der Heizeinrichtung noch weiter verbessert und das Risiko von Wärmestaus in der Fahrzeugstruktur hinter Verkleidungselementen des Fahrgastraums noch weiter verringert werden.
Desweiteren kann ein an eine Elektronik angeschlossener Temperatursensor vorgesehen sein, welcher einen eventuellen Wärmestau, d. h. ein Überschreiten einer vorgegenenen Temperatur im Bereich der Wärmequelle, des Reflektors oder der Berührschutzeinrichtung detektiert. Wird eine vorgegebene Temperatur überschritten, so kann vorgesehen sein, dass die Elektronik die Wärmequelle automatisch abschaltet oder die Heizleistung reduziert. Das Erreichen oder Überschreiten einer kritischen Temperatur kann im Fahrzeug z. B. optisch über eine Anzeigeeinrichtung (z. B. in einem Kombiinstrument, einem Display im Mittelbereich der Instrumententafel, o. ä.) und/oder akustisch über ein Tonsignal mitgeteilt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Berührschutzeinrichtung mindestens eine Öffnung für den Durchtritt von Wärmestrahlung von der Heizeinrichtung in den Fahrgastraum hinein auf. Die mindestens eine Öffnung ist vorzugsweise so klein dimensioniert, dass menschliche Gliedmaßen, wie z. B. ein menschlicher Finger nicht in die Öffnung eingeführt werden können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Reflektor eine metallische Oberfläche auf. Er kann bspw. aus Aluminium oder aus einem anderen Material hergestellt sein. Vorzugsweise ist die Oberfläche poliert, wodurch sich ein besonders hoher Reflexionsgrad ergibt.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung; und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt eine Hochtemperaturinfrarot-Heizeinrichtung 1 mit einer elektrisch betriebenen Wärmequelle 2, die im Bereich eines linken Brennpunkts eines elliptischen Spiegels bzw. Reflektors 3 angeordnet ist. Die der Wärmequelle 2 zugewandte Seite des Spiegels bzw. Reflektors 3 weist vorzugsweise eine Oberfläche mit einem hohen Reflexionsgrad auf, was z. B. durch Polieren der Oberfläche des Reflektors 3 erreicht werden kann. Der Reflektor kann ganz aus einem Metall, z. B. aus Aluminium hergestellt sein oder mit einer Oberfläche, die einen hohen Reflexionsgrad aufweist, beschichtet sein. Alternativ dazu kann der Reflektor auch als Spiegel ausgebildet sein, d. h. aus einem strahlungsdurchlässigen Material mit reflektierender Rückseite bestehen.
Wenn der Reflektor 3, wie dies beim Ausführungsbeispiel der 1 der Fall ist, elliptisch gestaltet und die Wärmequelle 2 in einem Brennpunkt des elliptischen Reflektors 3 angeordnet ist, strahlt der Reflektor 3 Wärme durch den zweiten Brennpunkt 4 des elliptischen Reflektors 3 ab. Der zweite bzw. rechte Brennpunkt 4 des elliptischen Reflektors 3 liegt hier im Bereich einer Trennwand 5 einer Berührschutzeinrichtung 6. Die Trennwand 5 kann bspw. durch ein Verkleidungselement einer Türverkleidung o. ä. eines Fahrzeugs gebildet sein. Die Trennwand 5 weist einen Schlitz 7 oder eine oder mehrere Durchgangsöffnungen auf, durch die Wärme von der Heizeinrichtung 1 in einen Fahrgastraum 8 hinein abgestrahlt werden kann.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist an einer der Heizeinrichtung 1 zugewandten (Rück-)Seite der Trennwand 5 eine Reflektorschicht 9 angeordnet, die z. B. durch eine Metallfolie oder eine auf die Rückseite der Trennwand 5 aufgedampfte Metallschicht gebildet sein kann. Der rückwärtige Reflektor 9 soll verhindern, dass sich die Trennwand 5 über Gebühr erwärmt. Eventuelle, auf den rückwärtigen Reflektor 9 auftreffende Wärmestrahlung wird von diesem zurück in den Reflektor 3 gestrahlt.
Der Strahlengang von der Wärmequelle 2 und dem Reflektor 3 in den Fahrgastraum 8 ist in 1 exemplarisch anhand zweier Wärmestrahlen 10, 11 dargestellt. Selbstverständlich kann, wie durch den Wärmestrahl 12 dargestellt, auch Wärmeleistung direkt von der Wärmequelle 2 durch die Öffnung 7 in den Fahrgastraum 8 abgestrahlt werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist eine Rückseite des Reflektors 3, d. h. eine der Berührschutzeinrichtung 6 abgewandte Seite des Reflektors 3, mit einem Dämmmaterial 13 überzogen. Dadurch werden Wärmeverluste in einen Bereich 14 einer hier nicht näher dargestellten Fahrzeugstruktur hinein weiter verringert.
Eine weitere Verbesserung der Energieeffizienz der in 1 gezeigten Heizeinrichtung kann durch ein Gebläse erreicht werden, welches Luft aus einem Bereich 5 der Heizeinrichtung durch die Öffnung 7 in den Fahrgastraum 8 hinein bläst, was schematisch durch einen Pfeil 16 angedeutet ist.
Vollständigkeitshalber sei noch erwähnt, dass die Heizeinrichtung 1 in einem Gehäuse 17 untergebracht sein kann. Das Gehäuse 17 kann sich unmittelbar an eine Rückseite der Berührschutzeinrichtung 6 bzw. der Trennwand 5 heran erstrecken. Der rückwärtige Reflektor 9 bzw. die Trennwand 5 können auch Bestandteil des Gehäuses 17 der Heizeinrichtung sein.
Die in 1 gezeigte Heizeinrichtung kann bspw. in eine Instrumententafel, eine Fahrzeugtür bzw. Türverkleidung, eine A-, B- oder C-Säulen-Verkleidung, etc. integriert sein. Insbesondere kann die in 1 gezeigte Heizeinrichtung in einem Fußraumbereich eines Fahrzeugs angeordnet sein.
2 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der 1 in vergrößerter Darstellung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Wärmequelle 2 ebenfalls im (linken) Brennpunkt des elliptischen Reflektors 3 angeordnet. Der Reflektor 3 reicht hier fast unmittelbar bis an den Reflektor 9 heran, was die Effizienz der Wärmeabgabe in den Fahrgastraum 8 hinein weiter verbessert.
Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiels der 2 gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 ist darin zu sehen, dass der zweite bzw. rechte Brennpunkt 4 des elliptischen Reflektors 3 nun ein Stück weit hinterhalb der Trennwand 5 der Berührschutzeinrichtung 6 liegt, d. h. auf der dem Fahrgastraum 8 abgewandten Seite der Trennwand 5 bzw. der Berührschutzeinrichtung 6. Die einzelnen Wärmestrahlen 10, 11 kreuzen einander somit nicht in der Ebene der Trennwand 5, sondern hinterhalb der Trennwand 5, was eine im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 geringere Wärmeleistungsdichte im Bereich der Trennwand 5 ergibt und eine entsprechend größere Durchgangsöffnung 7 in der Trennwand 5 bzw. der Berührschutzeinrichtung 6 erfordert. Um zu verhindern, dass Gliedmaßen, wie z. B. ein Finger, vom Fahrgastraum 8 über die Durchgangsöffnung 7 in die Heizeinrichtung 1 eingeführt werden, ist bei dem Ausführungsbeispiel der 2 im Bereich der Durchgangsöffnung 7 ein Schutzgitter 18 angeordnet.
Durch die relativ geringe Strahlungsleistungsdichte im Bereich der Trennwand 5 wird der Berührschutz verbessert.

Claims

Fahrzeug mit – einer Heizeinrichtung (1), die – eine elektrisch betriebene Wärmequelle (2) und – einen Reflektor (3) aufweist, der von der Wärmequelle (2) abgegebene Wärmestrahlung in Richtung eines Fahrgastraums (8) des Fahrzeugs reflektiert, – einer Berührschutzeinrichtung (6), die strahlungsdurchlässig ist, so dass von der Wärmequelle (2) abgegebene oder vom Reflektor (3) reflektierte Wärmestrahlung in den Fahrgastraum (8) strahlen kann, wobei die Wärmequelle (2) und der Reflektor (3) auf einer dem Fahrgastraum (8) abgewandten Seite der Berührschutzeinrichtung (6) angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle eine Hochtemperaturwärmequelle ist, die eine Temperatur von mehr als 100°C, insbesondere von mehr als 150°C, aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Heizeinrichtung (2) und der Berührschutzeinrichtung (6) ein rückwärtiger Reflektor (9) angeordnet ist oder eine der Heizeinrichtung (2) zugewandte Seite der Berührschutzeinrichtung (6) eine rückwärtige Reflektorschicht aufweist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) der Heizeinrichtung (1) unmittelbar bis an oder nahe an die Berührschutzeinrichtung (6) durch den rückwärtigen Reflektor (9) heranreicht.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Berührschutzeinrichtung (6) abgewandten Seite des Reflektors (3) eine Wärmedämmschicht (13) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle punkt- oder kugelförmig oder linien- oder zylinderförmig gestaltet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) in einem Querschnitt elliptisch gestaltet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) in einem Querschnitt parabolisch gestaltet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (2) in einem Brennpunkt oder auf einer durch einen Brennpunkt des Reflektors (3) laufenden Achse angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) so angeordnet ist, dass einer der beiden Brennpunkte im Bereich einer Trennwand (5) der Berührschutzeinrichtung (6) liegt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) so angeordnet ist, dass beide Brennpunkte auf der dem Fahrgastraum (8) abgewandten Seite der Berührschutzeinrichtung (6) liegen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lüftungseinrichtung vorgesehen ist, welche Luft von der dem Fahrgastraum (8) abgewandten Seite der Berührschutzeinrichtung (6) in den Fahrgastraum (8) bläst.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (1) in einem Fußraumbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührschutzeinrichtung (6) mindestens eine Öffnung (7) für den Durchtritt von Wärmestrahlung aufweist, wobei die mindestens eine Öffnung so klein ist, dass menschliche Gliedmaßen nicht in die Öffnung (7) eingeführt werden können.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) eine metallische Oberfläche, insbesondere eine polierte metallische Oberfläche, aufweist.