DE102014221962A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung für die Bereitstellung eines Fluides, die als Komponenten zumindest einen Fluidtank und eine Leitung aufweist, wobei die Beheizung mittels eines Heizsystems erfolgt, indem mehrere zumindest einem Teil der Komponenten zugeordnete Heizkreise mit mindestens einem jeweiligen Heizer individuell mittels einer Steuereinrichtung pulsweitenmoduliert geregelt werden. Eine verbesserte Effizienz der Beheizung wird dadurch erhalten, dass entsprechend einem ersten Ansteuerteil eine vorgegebene oder vorgebbare Gesamtleistung durch die Steuereinrichtung auf die einzelnen Heizer vollständig oder anteilig entsprechend einer zeitlich unveränderten oder veränderbaren Prioritätsvorgabe aufgeteilt wird und dass entsprechend einem zweiten Ansteuerteil die Heizer unter Vorgabe der entsprechenden Teilleistungen über jeweils einen separaten Regler pro Heizkreis unter Vergleich eines Soll- und Ist-Stromes mittels der Pulsweitenmodulation unter Berücksichtigung von in den Heizkreisen vorhandenen Induktivitäten jeweils in einem auf diese abgestimmten Frequenzbereich der Pulsweiten-Leistungspulse geschlossen geregelt werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung für die Bereitstellung eines Fluides, die als Komponenten zumindest einen Fluidtank und eine Leitung aufweist, wobei die Beheizung mittels eines Heizsystems erfolgt, indem mehrere zumindest einem Teil der Komponenten zugeordnete Heizkreise mit mindestens einem jeweiligen Heizer individuell mittels einer Steuereinrichtung pulsweitenmoduliert geregelt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • In Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine kommen in Kraftfahrzeugen unterschiedliche Fluide zum Einsatz, welche zum Teil einen recht hohen Gefrierpunkt aufweisen. Beispielsweise verwenden einige Abgassysteme zur Verminderung von Stickoxiden (NOx) im Abgas der Brennkraftmaschine einen SCR(Selective Catalytic Reduction)-Katalysator, der die Stickoxide in Gegenwart eines flüssigen Reduktionsmittels reduziert. Als Reduktionsmittel wird hierfür eine wässrige Harnstofflösung verwendet, die vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang mithilfe einer Dosiereinrichtung eingespritzt wird. Die üblicherweise verwendete, normierte Harnstoffwasserlösung hat die Eigenschaft, bei etwa –11 °C zu gefrieren.
  • Um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine und deren Abgasnachbehandlung auch bei tiefen Außentemperaturen zu gewährleiten, ist es erforderlich, die Peripherie zur Bereitstellung des benötigten Fluides zu beheizen. Im Falle der Harnstoffwasserlösung umfasst diese einen Reduktionsmitteltank sowie in der Regel eine Förderpumpe, eine Druckleitung und ein Dosierventil. Zur Beheizung ist meist ein Heizsystem vorgesehen, welches mehrere Teilheizungen für die einzelnen Komponenten aufweist. Diese werden in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, z.B. Umgebungs- oder Tanktemperatur, angesteuert, um beispielsweise eine maximal erlaubte Zeitdauer bis zur Dosierbereitschaft einzuhalten, die z.B. von der Environmental Protection Agency (EPA) vorgegeben wird. Bei der Beheizung darf das Heizsystem in der Regel eine gewisse maximale Leistung nicht überschreiten.
  • Ein Nachteil bei bestehenden Ansteuerungsstrategien der Heizungen ergibt sich bei Verwendung ohmscher Heizer, welche künftig vermehrt an Stelle der bisher verwendeten Heizer mit PTC-Elementen verwendet werden. Da bei ohmschen Heizern der Strom bei gleichbleibender Spannung über den gesamten Betriebsbereich annähernd gleich bleibt, kann es vorkommen, dass eine maximal zulässige elektrische Leistung bei voller Bestromung aller Heizer überschritten wird. Zudem müssen Leiterplatten, Stecker und der Kabelbaum entsprechend aufwändig auf einen maximalen Strom ausgelegt werden.
  • Um die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden, ist eine individuelle, jedoch aufeinander abgestimmte Ansteuerung der Heizungen von Vorteil. Aus der Schrift DE 10 2008 059 751 A1 ist ein Verfahren zum Beheizen eines Fluid-Leitungssystems mit mindestens zwei elektrischen Heizelementen bekannt, welche elektrisch parallel betrieben werden, wobei jedes Heizelement separat mit einem zur Einstellung seiner Heizleistung individuell gesteuerten, insbesondere geregelten Betriebsstrom versorgt wird. Die Heizelemente des Heizsystems sind jeweils mit einem separaten Steuerglied verbunden, so dass die Heizleistung jedes Heizelementes über sein zugehöriges Steuerglied individuell steuerbar ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Heizelemente bezüglich der PWM(Pulsweitenmodulation)-Steuerung derart zeitversetzt angesteuert werden, dass sich ihre PWM-Signale nicht oder nur teilweise zeitlich überlappen mit dem Ziel, den maximalen Gesamtstrom des Heizsystems gering zu halten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine verbesserte Effizienz der Beheizung aufweist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass entsprechend einem ersten Ansteuerteil eine vorgegebene oder vorgebbare Gesamtleistung durch die Steuereinrichtung auf die einzelnen Heizer vollständig oder anteilig entsprechend einer zeitlich unveränderten oder veränderbaren Prioritätsvorgabe aufgeteilt wird und dass entsprechend einem zweiten Ansteuerteil die Heizer unter Vorgabe der entsprechenden Teilleistungen über jeweils einen separaten Regler pro Heizkreis unter Vergleich eines Soll- und Ist-Stromes mittels der Pulsweitenmodulation unter Berücksichtigung von in den Heizkreisen vorhandenen Induktivitäten jeweils bei einer auf diese abgestimmten Frequenz der Pulsweiten-Leistungspulse geschlossen geregelt werden, wobei die Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs liegt. Die Kombination der beiden Ansteuerungen ermöglicht es, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verfügbare elektrische Energie effizient und orientiert an den vorliegenden Bedingungen zur Beheizung der Bereitstellungseinrichtung einzubringen. So lässt sich ein Energiemanagementsystem bereitstellen, welches beispielsweise eine möglichst nachhaltige Herstellung der Betriebsbereitschaft eines Förderund Dosiersystems für ein SCR-System ermöglicht. Das Energiemanagementsystem ermöglicht auch die Verwendung von ohmschen Heizern, ohne die verfügbaren Energieversorgungseinrichtungen zu überlasten, da der optimierte Energieeinsatz zu einer schnellen Aufheizung bei gleichzeitiger Vermeidung oder Reduzierung von Leistungsspitzen führt.
  • Dadurch, dass eine vorgebbare Gesamtleistung auf die einzelnen Heizer aufgeteilt wird, wird zum einen vermieden, dass die maximal mögliche elektrische Leistung überschritten und die Energieversorgung überlastet wird. Zum anderen kann diese maximal verfügbare Leistung vollständig genutzt werden. Durch die zeitlich veränderbare Prioritätsvorgabe kann die Heizleistung der vorgesehenen Heizer während einer Aufheizphase verändert und so die Auftau-Effizienz optimiert werden. So kann beispielsweise in den ersten Minuten einer Aufheizphase ein Großteil der Leistung auf eine Haupt-Tankheizung und eine Druckleitungsheizung geleitet und erst mit Verzögerung ein Leistungsbudget für andere Heizungen bereitgestellt werden. Durch diese Maßnahmen kann die Auftaumenge pro Zeiteinheit bei gegebenen elektrischen Ressourcen gegenüber einer statisch vorgegebenen Leistungseinbringung deutlich erhöht werden.
  • Die geschlossene Regelung der einzelnen Heizer unter Vorgabe der entsprechenden Teilleistungen ermöglicht eine weiter präzisierte Einstellmöglichkeit der individuellen Heizleistungen der einzelnen Heizer. Die Ermittlung des Ist-Stroms zum Vergleich mit einem vorgebbaren, von der benötigen Heizleistung abhängigen Sollstrom erfolgt dabei mittels aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren. Eine exakte Einstellung der Ströme und damit der Heizleistungen wird insbesondere durch die Berücksichtigung von in den Heizkreisen vorhandenen Induktivitäten ermöglicht, indem jeweils die Frequenz der Pulsweiten-Leistungspulse auf die jeweilige Induktivität hinsichtlich einer optimalen Energieeinkopplung gewählt und die Heizleistung über den Heizstrom bei dieser Frequenz mittels Pulsweitenmodulation (PWM) geregelt wird. Derartige Induktivitäten können in für die Heizer verwendeten Heizelementen selbst vorliegen, z.B. bei Verwendung von Schlauchheizungen mit einem gewickelten Geflecht. Sie können jedoch auch ggf. zusätzlich durch die Heizelement-Anordnung beim Einbau entstehen, beispielsweise durch Anschlusselemente. Die Wahl der Frequenz unter Berücksichtigung der Induktivitäten ermöglicht es, in der Regelung mittels PWM eine Glättung des an einem Heizer anstehenden Ist-Stromes vorteilhaft zu nutzen und Signalspitzen zu vermeiden. Dies wiederum kann eine konstanter anstehende Heizleistung im Vergleich zu einer PWM-Regelung bewirken, bei welcher die Frequenz nicht auf die Berücksichtigung von Induktivitäten abgestimmt ist. Auch können eine geringere Materialbelastung und andere Vorteile, wie eine Geräuschminderung, erzielt werden.
  • Bei der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mittels der Steuereinrichtung über einen ersten Ansteuerteil eine vorgegebene oder vorgebbare Gesamtleistung auf die einzelnen Heizer vollständig oder anteilig nach Maßgabe einer zeitlich unveränderlichen oder zeitlich veränderbaren Prioritätsvorgabe aufteilbar ist, dass die Steuereinrichtung mehrere, den Heizern jeweils einzeln zugeordnete Regler aufweist und dass über einen zweiten Ansteuerteil die Heizer unter Vorgabe entsprechenden Teilleistungen über die Regler jeweils separat geschlossen unter Vergleich eines Soll- und Ist-Stromes mittels Pulsweitenmodulation unter Berücksichtigung jeweiliger Induktivitäten innerhalb eines auf diese abgestimmten Frequenzbereichs regelbar sind.
  • Vorteilhaft für die Beheizung und deren Regelung im Zusammenhang mit den Induktivitäten ist es, wenn die Frequenz der Pulsweiten-Leistungspulse bzw. der PWM-Signale in einem Frequenzbereich zwischen 100 und 25.000 Hz, insbesondere zwischen 1.000 und 10.000 Hz liegt. In diesem hohen Frequenzbereich kann vorteilhaft eine Glättung des PWM-geregelten Stromverlaufs über der Zeit erreicht werden, was wiederum zu einer vorteilhaften konstanteren Leistungsabgabe der Heizleistung führt. Zudem ist bei solchen Frequenzen noch eine weitgehend störungsfreie Regelung möglich.
  • Eine situationsspezifische Anpassbarkeit wird dadurch erhalten, dass die Induktivität der Heizer oder der Heizkreise individuell durch Messung oder Schätzung vor Einbau ermittelt und über die Steuereinrichtung fest vorgegeben und die Frequenz darauf abgestimmt wird oder die Frequenz bei eingebautem Zustand des Heizers adaptiv angepasst wird. Die Messung oder Schätzung vor Einbau stellt eine einfacher zu realisierende Variante dar. So kann beispielsweise die Induktivität an einem Prototypen-Aufbau gemessen werden und entsprechend auf andere Konfigurationen z.B. mittels Skalierungsfaktoren übertragen werden. Die adaptive Anpassung kann alternativ oder zusätzlich aufgrund von Messung der Induktivität in bereits eingebautem Zustand und anschließend fester Vorgabe über eine Steuereinrichtung erfolgen. Denkbar ist beispielsweise eine manuelle Messung und Vorgabe oder eine oder mehrere automatisierte Messungen durch die Steuereinrichtung und Speicherung des Messwertes. Alternativ oder zusätzlich können Lernfunktionen in der Steuereinrichtung hinterlegt werden, um die Frequenz zu optimieren.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass in den Heizkreisen zumindest teilweise unterschiedliche Frequenzen der pulsweitenmodulierten Leistungspulse gewählt werden. Auf diese Weise kann die Leistung in jedem Heizkreis bei einer für diesen individuell abgestimmt vorgegebenen Frequenz geregelt werden, wodurch der Betrieb des Heizsystems optimiert wird. Insbesondere ist dies dann von Vorteil, wenn sich in ihrer Induktivitäten der Heizer unterscheiden. Derartige Unterschiede können sich z.B. aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Heizelemente und/oder unterschiedlicher Anordnungen von gleichen Heizelementen z.B. bezüglich ihrer Länge und/oder Wicklung oder dergleichen ergeben. Die individuell pro Heizkreis vorgebbaren Frequenzen ermöglichen für jeden Heizkreis eine optimierte Regelung, was wiederum die Gesamteffizienz der Beheizung erhöhen kann. Die Frequenz kann z. B. zur Erreichung eines gewissen maximalen induktiven Widerstandes und/oder einer reduzierten Geräuschentwicklung oder Materialbeanspruchung festgelegt werden.
  • Wenn die Heizer zumindest teilweise asynchron oder invertiert zueinander mit den pulsweitenmodulierten Leistungspulsen beaufschlagt werden, können Leistungsspitzen aus Überlagerungen der Leistungspulse der einzelnen Heizkreise verhindert oder reduziert werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Heizern mit kleinen induktiven Anteilen. So können beispielsweise Pulse der PWM derart zueinander versetzt geregelt werden, dass sich die Pulse nicht oder nur geringfügig überlappen. Hierzu kann den Pulsen innerhalb der Perioden der jeweiligen Pulsweitenmodulation jeweils ein Zeitoffset vorangestellt werden. Eine vereinfachte aufeinander abgestimmte Regelung wird beispielsweise auch dadurch erhalten, dass die gewählten Frequenzen der einzelnen Heizer ganzzahlige Vielfache voneinander sind. Die aufeinander abgestimmte Regelung erfolgt vorteilhafterweise durch eine Kommunikation der Regler untereinander oder eine Koordination durch eine übergeoordnete Steuereinrichtung, welche beispielsweise in den Leistungskoordinator oder auch in einen PWM-Koordinator integriert sein kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Regelung gemäß einer PI-Regelstrategie. Diese kann eine ausreichend schnelle Reaktion bei gleichzeitiger ausreichend exakter Ausregelung gewährleisten, wobei kurzzeitige Störeinflüsse unterdrückt werden. Jedoch sind auch andere Regelstrategien denkbar.
  • Besonders vorteilhaft kann die Erfindung angewandt werden, wenn als Fluid ein Reduktionsmittel für ein SCR-Katalysatorsystem verwendet wird und die Zuführung zu einem Abgastrakt mittels mindestens einer Förderpumpe und/oder eines Dosierventils als eine weitere Komponente der Bereitstellungseinrichtung erfolgt.
  • Hierbei unterstützt die Erfindung die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben bezüglich der Bereitstellung des SCR-Systems nach Fahrtbeginn. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Leistungsverteilung und -regelung mit zwei Heizern,
  • 2 einen aus einem PWM-Signalverlauf resultierenden Stromverlauf über der Zeit für eine rein ohmsche und eine induktive Last,
  • 3 eine erfindungsgemäße Regelung der Heizleistung über ein PWM-Signal unter Vermeidung von Überlappungen der Leistungsspitzen und
  • 4 resultierende Stromverläufe aus PWM-Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen bei gleichen Induktivitäten.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Heizsystems mit wesentlichen Merkmalen der Steuerung, wie es z.B. in einem Kraftfahrzeug zum Beheizen einer Bereitstellungseinrichtung zum Zuführen eines Reduktionsmittels aus einem Fluidtank in einen Abgastrakt vorgesehen sein kann. Die Bereitstellungseinrichtung weist als Komponenten außer dem Fluidtank Zuführleitungen für das Fluid und eine Förderpumpe sowie ggf. weitere Komponenten auf. Das Heizsystem weist mehrere, beispielhaft zwei Heizer 17.1, 17.2 auf.
  • Hierbei wird eine dem Heizsystem zur Verfügung gestellte Gesamtleistung 10 über einen Leistungskoordinator 11 in eine erste und eine zweite Teilleistung 11.1 und 11.2 aufgeteilt. Die Gesamtleistung 10 kann dabei z.B. von einem übergeordneten Energiemanagementsystem des Kraftfahrzeuges zugeteilt werden und kann zeitlich änderbar sein. Die Teilleistungen 11.1 und 11.2 dienen dem Betrieb des ersten und zweiten Heizers 17.1 und 17.2, welche je eine Induktivität bzw. einen induktiven Anteil 18.1 und 18.2 sowie einen ohmschen Anteil 19.1 und 19.2 aufweisen. Die Heizer 17.1 und 17.2 dienen beispielsweise zur Beheizung des Fluidtanks in Form eines Reduktionsmitteltanks und einer Druckleitung als Komponenten der Bereitstellungseinrichtung von Reduktionsmittel eines SCR-Systems. Die ihnen zugeordneten Teilleistungen 11.1 und 11.2 ergeben sich nach einer z. B. über das Energiemanagementsystem übermittelten Prioritätsvorgabe. Ihre Anteile an der Gesamtleistung 10 sind zeitlich, z.B. in gewissen Zeitabständen, beispielsweise in Minutenabschnitten, veränderbar.
  • Die Heizer 17.1 und 17.2 werden mit einer jeweiligen Heizleistung betrieben, die aus der jeweils vorgegebenen Teilleistung 11.1 und 11.2 sowie Heizer spezifischen Größen wie Heizer-Gesamtwiderstand resultieren. Innerhalb jeweiliger Heizkreise, in denen sich die Heizer 17.1 bzw. 17.2 befinden, ergeben sich durch Vorgabe der jeweiligen Teilleistungen 11.1 bzw. 11.2 und einer Spannung 12 und nach Maßgabe der erforderlichen Beheizung der betreffenden Komponenten der Bereitstellungseinrichtung jeweils Strom-Sollwerte 13.1 bzw. 13.2. Die Spannung ist dabei in einem Kraftfahrzeug vorteilhafterweise die Bordspannung (bspw. 12 V). Die Strom-Sollwerte 13.1 bzw. 13.2 stellen Führungsgrößen zur Einregelung von jeweiligen Strom-Istwerten 14.1 bzw. 14.2 dar. Dabei werden zum Bereitstellen der Heizleistung Stromwerte als Regelgrößen durch jeweils einen ersten bzw. einen zweiten Regler 15.1 bzw. 15.2 unter Pulsweitenmodulation zum Bilden adäquater PWM-Leistungspulse jeweils individuell in jedem Heizkreis eingeregelt und entsprechende Strom-Istwerte 14.1, 14.2 erhalten, die zur Regelung rückgekoppelt werden. Zudem sind die PWM-Leistungspulse durch einen PWM-Koordinator 16 vorteilhafterweise derart aufeinander abgestimmt, dass keine oder lediglich eine geringe Überlappung der PWM-Leistungspulse auftritt. Auf diese Weise können Leistungsspitzen wirksam vermieden werden, welche zu einer Überschreitung der vorgegebenen Gesamtleistung 10 führen könnten.
  • Die Frequenz der PWM-Signale zum Bilden der PWM-Leistungspulse ist für beide Heizer 17.1 und 17.2 jeweils individuell in einer hier nicht näher dargestellten Steuereinrichtung vorgegeben, wobei die Vorgabe änderbar sein kann. Die Höhe der Frequenz ist dabei jeweils derart abgestimmt, dass die jeweiligen induktiven Anteile 18.1 und 18.2 der Heizer 17.1 und 17.2 eine geeignete Glättung des zeitabhängigen Stromflusses bewirken, und liegt beispielsweise im Bereich von 100 bis 25000 Hz, vorteilhaft zwischen 1000 und 10000 Hz. Auf diese Weise wird im Vergleich zu niedrigeren Frequenzen eine konstantere Abgabe der Heizleistung erreicht, was sich z.B. auch vorteilhaft auf die Langlebigkeit des Heizsystems auswirkt. Auch ergibt sich eine Vergrößerung der Gesamteffizienz. Höhere Frequenzen würden zu vermehrten Störeinflüssen und schwierigeren Regelung führen. Da sich die induktiven Anteile 18.1 und 18.2 der beiden Heizer 17.1 und 17.2 i.d.R. unterscheiden, weichen entsprechend auch die Frequenzen der betreffenden PWM-Signale voneinander ab. Denkbar ist auch, dass ein Heizer einen vernachlässigbar kleinen induktiven Anteil aufweist. In diesem Fall ist die Induktivität für diesen speziellen Heizer bei der Vorgabe der Frequenz nicht gesondert zu beachten. Die Frequenz kann nach Maßgabe anderer Kriterien, wie z.B. Vermeidung von Störimpulsen, vorgegeben werden.
  • 2 zeigt einen aus einem PWM-Signalverlauf resultierenden Verlauf 22 bzw. 23 für eine rein ohmsche bzw. eine induktive Last eines Stroms 21 über einer Zeit 20. Bei der vorgegebenen, ausreichend hohen Frequenz von z.B. 10000 Hz tritt bei rein ohmschem Widerstand ein eckiger Verlauf 22 der Stromkurve ein, während bei der Kurve mit induktivem Wiederstand der Kurvenverlauf 23 verschliffen bzw. geglättet wird. Dadurch ergibt sich bei dem Verlauf der Stromkurve mit induktivem Widerstand eine Vergleichmäßigung der Heizleistung.
  • 3 verdeutlicht eine koordinierte Regelung der Heizer 17.1 und 17.2 mittels PWM-Signalen, wie z.B. mittels Spannungspulsen 33 und 34, zur Vermeidung von Leistungsspitzen. Eine Periodendauer 32 ist dabei für beide Heizer 17.1 und 17.2 gleich lang. Die jeweiligen PWM-Spannungspulse 33 und 34 sind derart versetzt, dass sie sich nicht überlappen. Durch die Glättung des Stromflusses ergibt sich eine Überschneidung von Stromverläufen 35 und 36 des ersten und zweiten Heizers 17.1 und. 17.2, wobei jedoch die Spitzen, und somit auch die Leistungsspitzen, voneinander versetzt liegen. Ähnliche Verschiebungen lassen sich auch bei unterschiedlichen Periodendauern 32 bzw. Frequenzen in den separaten Heizkreisen erreichen, wodurch überhöhte Spitzen in der Gesamtleistung des Heizsystems vermieden werden.
  • In 4 sind zwei verschiedene Stromverläufe 40 (bei relativ niedriger Frequenz) und 41 (bei relativ hoher Frequenz) dargestellt, mit denen ein effektiver Sollstrom 37 gehalten bzw. erreicht werden kann. Die Stromverläufe ergeben sich aufgrund entsprechender niederfrequenter bzw. hochfrequenter Spannungspulse 38 bzw. 39. Bei dem Stromverlauf 40 ist die Periodendauer 32 derart lang gewählt, d.h. die Frequenz derart niedrig, dass der Strom trotz einer durch die Induktivität verursachten gewissen Verzögerung jeweils denjenigen Maximal- bzw. Minimalwert erreicht, welcher sich auch bei einem rein ohmschen Verlauf einstellen würde. Die hierbei gewählte Frequenz ist demnach zu gering, um einen nennenswerten Glättungseffekt des Stromverlaufes 40 zu erreichen. Der Stromverlauf 41 hingegen zeigt aufgrund der höheren Frequenz, die geeigneter auf die Induktivität abgestimmt ist, einen gleichmäßigeren Verlauf, bei dem die Differenz zwischen Minimal- und Maximalwert geringer ausfällt. Würde die Frequenz noch weiter erhöht, würde sich unter anderem der nachteilige Effekt ergeben, dass die Einstellung auf einen neuen Stromsollwert verhältnismäßig träge, über viele Periodendauern, vonstattenginge oder ein neuer Stromsollwert nicht mehr erreicht würde. Eine geeignete Frequenz erlaubt es also, das Sollstromniveau zu halten bzw. dieses in adäquater Zeit, beispielsweise über weinige, z.B. maximal drei Periodendauern hinweg, einzustellen.
  • Die Steuereinrichtung ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass verschiedene Komponenten zeitlich versetzt ansteuerbar sind, z.B. zuerst der Fluidtank, dann (eventuell zusätzlich) die Zuführleitung(en) und/oder die Förderpumpe. Für kritische Situationen im Aufbringen der Gesamtleistung 10 sind geeignete, auf das Heizsystem abgestimmte Prioritäten in der Steuereinrichtung vorgegeben, nach denen die Teilleistungen 11.1, 11.2 in den einzelnen Heizkreisen bereitgestellt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008059751 A1 [0005]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung für die Bereitstellung eines Fluides, die als Komponenten zumindest einen Fluidtank und eine Leitung aufweist, wobei die Beheizung mittels eines Heizsystems erfolgt, indem mehrere zumindest einem Teil der Komponenten zugeordnete Heizkreise mit mindestens einem jeweiligen Heizer individuell mittels einer Steuereinrichtung pulsweitenmoduliert geregelt werden, dadurch gegenzeichnet, dass entsprechend einem ersten Ansteuerteil eine vorgegebene oder vorgebbare Gesamtleistung durch die Steuereinrichtung auf die einzelnen Heizer vollständig oder anteilig entsprechend einer zeitlich unveränderten oder veränderbaren Prioritätsvorgabe aufgeteilt wird und dass entsprechend einem zweiten Ansteuerteil die Heizer unter Vorgabe der entsprechenden Teilleistungen über jeweils einen separaten Regler pro Heizkreis unter Vergleich eines Soll- und Ist-Stromes mittels der Pulsweitenmodulation unter Berücksichtigung von in den Heizkreisen vorhandenen Induktivitäten jeweils bei einer auf diese abgestimmten Frequenz der Pulsweiten-Leistungspulse geschlossen geregelt werden, wobei die Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gegenzeichnet, dass der Frequenzbereich zwischen 100 und 25.000 Hz, insbesondere zwischen 1.000 und 10.000 Hz liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gegenzeichnet, dass die Induktivität der Heizer oder der Heizkreise individuell durch Messung oder Schätzung vor Einbau ermittelt und über die Steuereinrichtung fest vorgegeben und die Frequenz darauf abgestimmt wird oder die Frequenz bei eingebautem Zustand des Heizers adaptiv angepasst wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gegenzeichnet, dass in den Heizkreisen zumindest teilweise unterschiedliche Frequenzen der pulsweitenmodulierten Leistungspulse gewählt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gegenzeichnet, dass die Heizer zumindest teilweise asynchron oder invertiert zueinander mit den pulsweitenmodulierten Leistungspulsen beaufschlagt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gegenzeichnet, dass die Regelung gemäß einer PI-Regelstrategie erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gegenzeichnet, dass als Fluid ein Reduktionsmittel für ein SCR-Katalysatorsystem verwendet wird und dass die Zuführung zu einem Abgastrakt mittels mindestens einer Förderpumpe und/oder eines Dosierventils als eine weitere Komponente der Bereitstellungseinrichtung erfolgt.
  8. Vorrichtung zum Beheizen einer im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden Bereitstellungseinrichtung für die Bereitstellung eines Fluides, die als Komponenten zumindest einen Fluidtank und eine Leitung aufweist und mit einem von einer Steuereinrichtung geregelten Heizsystem mit mehreren Heizern zumindest für einen Teil der Komponenten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung über einen ersten Ansteuerteil eine vorgegebene oder vorgebbare Gesamtleistung auf die einzelnen Heizer vollständig oder anteilig nach Maßgabe einer zeitlich unveränderlichen oder zeitlich veränderbaren Prioritätsvorgabe aufteilbar ist, dass die Steuereinrichtung mehrere, den Heizern jeweils einzeln zugeordnete Regler aufweist und dass über einen zweiten Ansteuerteil die Heizer unter Vorgabe entsprechender Teilleistungen über die Regler jeweils separat geschlossen unter Vergleich eines Soll- und Ist-Stromes mittels Pulsweitenmodulation unter Berücksichtigung jeweiliger Induktivitäten bei einer auf diese abgestimmten Frequenz regelbar sind.
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