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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung und ein Verfahren zur Beheizung der Fahrgastzelle in einem KFZ sowie ein solches KFZ. Die Erfindung hat besondere Vorteile, wenn sie in einem Elektrofahrzeug verwendet wird.
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In konventionellen, mit Kraftstoff betriebenen Fahrzeugen sind Klimaanlagen, insbesondere solche mit kraftstoffbetriebenen Zusatzheizaggregaten, bekannt, beispielsweise aus der
DE 102006002233 A1 . In solchen Klimaanlagen wird eine Flüssigkeit als Wärmeträger, üblicherweise das Kühlmittel, erwärmt und über einen Wärmetauscher die Wärme der Flüssigkeit an Luft zum Heizen des Fahrzeuginnenraumes abgegeben.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die
DE 102011115210 A1 bekannt, bei der im Heizwasserkreislauf zur Erwärmung der Luft über einen Wärmetauscher eine Wärmepatrone vorgesehen ist. Der besondere Vorteil der Wärmepatrone liegt in der stufenlosen Regelbarkeit des Energieeintrags in das Heizwasser. Eine separat im Wasserkreislauf angeordnete und regelbare Umwälzpumpe fördert die Wassermenge.
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Nachteil dieser Lösungen ist ihre Abhängigkeit von einem Verbrennungsmotor, der Wärme erzeugt in Verbindung mit der Kopplung an den Kühlkreislauf sowie Baugröße und Gewicht der bekannten Lösungen.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs erwähnte Heizvorrichtung, ein KFZ und ein Verfahren zur Beheizung der Fahrgastzelle in einem KFZ zu schaffen, insbesondere einem Elektrofahrzeug, mit der Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und es vorteilhaft möglich ist, Anforderungen im Elektrofahrzeugbau zu ermöglichen wie kleine Baugröße, geringes Gewicht und hohe Energieeffizienz.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für die Heizvorrichtung, nur für das Kraftfahrzeug oder nur für das Verfahren beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Heizvorrichtung als auch für das Kraftfahrzeug und für das Verfahren selbständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Heizvorrichtung weist einen Heizkreislauf sowie eine Flüssigkeit im Heizkreislauf auf, die als Wärmeträger dient. Es ist vorgesehen, dass die Heizvorrichtung einen Wärmetauscher aufweist, durch den die Wärme des Wärmeträgers auf Luft übertragen wird, zum Einbringen der erwärmten Luft in einen Fahrgastraum des KFZ. Weiterhin weist die Heizvorrichtung mindestens einen Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur des Wärmeträgers, mindestens einen Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur der erwärmten Luft und mindestens ein Steuergerät auf. Darüber hinaus weist die Heizvorrichtung ein Heizelement zur Erwärmung des Wärmeträgers auf und eine elektrische Pumpe zur Umwälzung des Wärmeträgers im Heizkreislauf. Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse sowie mindestens eine Pumpenkammer in dem Pumpengehäuse auf, sowie mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Heizelement derart in die Pumpenkammer der Pumpe integriert ist, dass das Heizelement direkt von dem in der Pumpenkammer befindlichen Wärmeträger angeströmt ist. Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Förderleistung der Pumpe und die Heizleistung des Heizelements vom Steuergerät unabhängig voneinander steuerbar sind zur Minimierung des Gesamtstromverbrauches. Der Reduktion des Gesamtstromverbrauches kommt in einem Elektrofahrzeug eine besonders hohe Bedeutung zu, da zusätzliche Stromverbraucher zum Motor die Reichweite eines Elektrofahrzeugs einschränken.
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Ein weiterer Vorteil der konstruktiven Integration des Heizelements in die Pumpenkonstruktion liegt in der Reduktion des Gesamtvolumens des im Heizkreislaufes befindlichen Wärmeträgers. Durch die Integration entfallen konstruktiv nötige Schläuche oder Rohre der Heizvorrichtung wie sie bei traditionellen Systemen, bei denen Pumpe und Heizung getrennt sind, benötigt werden. Damit wird auch der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gegenüber einer traditionellen Heizvorrichtung gesteigert. Dieses konstruktive Merkmal bringt neben dem Vorteil einer reduzierten Störanfälligkeit durch weniger Bauteile auch den Vorteil der Gewichteinsparung.
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Die Heizvorrichtung kann die Funktion haben, die Fahrgastzelle in einem KFZ zu beheizen, unabhängig vom jeweiligen Fahrzustand des KFZ. Die Beheizung kann sowohl während des Fahrbetriebs erfolgen, als auch während eines Fahrzeugstillstands. Im Gegensatz zur Abhängigkeit der Heizleistung vom Fahrzustand des KFZ wie bei einem KFZ mit Verbrennungsmotor kann die hier beschriebene Erfindung die Heizleistung unabhängig vom Fahrzustand erbringen. Dies erlaubt die Verwendung der Heizvorrichtung in einem eingangs erwähnten Elektrofahrzeug, aber auch die Verwendung in einem konventionellen KFZ mit Verbrennungsmotor. Der besondere Vorteil der Heizung liegt hierbei in der kontinuierlichen Beheizung auch bei einem Stopp des Verbrennungsmotors, wie er beispielsweise bei einem automatischen Abschalten des Verbrennungsmotors an einer roten Ampel auftritt. Die Erfindung umfasst also ein KFZ sowohl mit einem Elektroantrieb als auch mit einem Verbrennungsmotor, wobei jeweils eine erfindungsgemäße vorgenannte Heizvorrichtung vorgesehen ist.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Heizelement als Dickschichtheizelement ausgestaltet sein. Dickschichtheizelemente haben gegenüber anderen Heizelementen wie beispielsweise Rohrheizkörpern den Vorteil, dass sie einen besonders flachen Aufbau aufweisen, womit sie eine kompakte und bauraumeffiziente Bauform ermöglichen, insbesondere für eine Pumpe mit integrierter Heizvorrichtung. Beliebige elektrische Heizelemente, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, können unter Berücksichtigung der spezifischen Einbauerfordernisse aber ebenso für eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung verwendet werden.
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Die Spannungsversorgung des Heizelements kann im Bereich der üblichen Werte von 12VDC bis 400 VDC reichen. Ein Betrieb über Wechselspannung ist ebenfalls möglich. Die Leistungseinstellung für den Betrieb kann über Pulsweitenmodulation oder gestuft über Mehrkreis-Heizelemente sowie deren unterschiedliche parallele und serielle Zusammenschaltung erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Heizelement kreisringförmig umlaufend ausgebildet, so dass es zumindest einen Teil einer Außenwand der Pumpenkammer bilden kann. Dieser Aufbau bietet den konstruktiven Vorteil, dass bei Verwendung einer geeigneten Pumpe, die eine Radialpumpe sein kann bei der der gepumpte flüssige Wärmeträger senkrecht zur Pumpwelle aus dem Laufrad austritt, die Umlaufbewegung des geförderten Wärmeträgers ein besonders gutes Anströmen mit besonders gutem Wärmeübertrag ermöglicht.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Pumpenkammer so ausgebildet, dass bei Strömungsgeschwindigkeiten ab 150l/h bzw. 2,5 l/min turbulente Strömungen an dem Heizelement auftreten für eine sehr gute Wärmeabnahme des Wärmeträgers am Heizelement. Dadurch kann die Fläche des Heizelementes in Abhängigkeit von der konstruktiven Sollheizleistung und dem konstruktiven Sollpumpenvolumen der Heizvorrichtung minimiert werden, um sowohl möglichst wenig Gewicht als auch möglichst wenig konstruktives Bauvolumen zu benötigen. Eine hohe Leistungsdichte ist im Automobilbau, speziell in einem Elektrofahrzeug, von Vorteil.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Pumpe im Heizkreislauf eine elektrische, invertergesteuerte Pumpe sein, damit die Drehzahl der Pumpe dem Pumpbedarf entsprechend angepasst sein kann. Vorzugsweise wird als Motortechnologie ein gewichtsarmer Synchronmotor bzw. BLDC/BLAC-Motor eingesetzt. Diese Konstruktion ermöglicht, dass das gepumpte Flüssigkeitsvolumen und der Energieeintrag in den Wärmeträger über das Heizelement unabhängig voneinander geregelt werden können. Damit kann sichergestellt werden, dass auch bei geringer geforderter Heizleistung eine turbulente Strömung am Heizelement für einen guten Wärmeübertrag auftritt.
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Die Regelung der Pumpenleistung und der Heizleistung des Heizelements erfolgt vorteilhaft über ein sogenanntes Steuergerät. Steuergeräte sind in der Automobilindustrie bekannt, beispielsweise als Komfortsteuergeräte, die die Regelung von unter anderem der Innenraumtemperatur im Fahrzeug ermöglichen. Das Steuergerät im Heizkreislauf dient der Regelung der elektrischen Bauteile im Heizkreislauf wie der Pumpe und des Heizelements aber auch eventueller weiterer elektrischer Bauteile die fahrzeugseitig verwendet werden wie beispielsweise Stellmotoren für Lüftungsklappen. Die Regelung erfolgt Mithilfe von Messwerten wie beispielsweise Messwerten von Temperaturfühlern.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind das Steuergerät der Heizvorrichtung und die Pumpe mit Heizelement im Heizkreislauf voneinander getrennte Komponenten, die unabhängig voneinander an verschiedenen Stellen im Fahrzeug verbaut werden können und nur durch eine oder mehrere Leitungen, über die digitale oder analoge elektrische oder optische Signale sowie elektrische Leistung übertragen werden können, miteinander verbunden sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuergerät oder die Funktion des Steuergerätes in die Invertersteuerung konstruktiv und elektrisch integriert. Die Integration ermöglicht sowohl eine höhere Integrationsdichte der elektrischen und elektromechanischen Komponenten als auch eine Reduktion der Anzahl der elektrischen Bauelemente, was beides zu dem besonderen Vorteil des kleinen Bauraumes führt. Weiterhin wird durch diese Konstruktion der Bedarf an Kabeln zwischen Steuergerät und Heizkreislauf minimiert, was, besonders im Automobilbau wo Kabel sowohl ein Gewichtsproblem darstellen als auch häufige Gründe für Fehlfunktionen sind, einen besonderen Vorteil darstellt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Heizvorrichtung Temperaturfühler auf, wobei zumindest ein Temperaturfühler außenseitig an dem Heizelement angebracht sein kann und zumindest ein Temperaturfühler zur Messung der Lufttemperatur im Luftstrom des Wärmetauschers angebracht ist. Die Temperaturfühler sind mit dem Steuergerät verbunden und liefern Daten, die zumindest zur Steuerung der Pumpleistung und der Heizleistung verwendet werden.
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Durch die Verwendung eines oder mehrerer, außenseitig an dem Heizelement angebrachten Temperaturfühlers kann die Temperatur im Heizkreislauf gemessen werden, ohne in den Heizkreislauf einen Temperaturfühler einzubringen. Dies hat den Vorteil, dass der Fehlerfall verhindert wird, dass ein Leck am Flüssigkeitskreislauf auftritt, an der Stelle, an der das Kabel eines im Heizkreislauf befindlichen Temperatursensors oder der Temperatursensor selbst aus dem Heizkreislauf herausgeführt wird.
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Messwerte wie beispielsweise die Messwerte von Temperaturfühlern werden können in technischen Geräten wie beispielsweise Steuergeräten zur Steuerung nach dem Prinzip der Kennlinienfelder verwendet werden.
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In einer ersten Ausgestaltung eines Kennlinienfeldes kann aus den Werten eines oder mehrerer Temperaturfühler, zusammen mit dem erfassbaren Aufnahmestrom des Pumpenmotors, ein Kennlinienfeld für die Pumpe und die Heizelemente erstellt werden. Dieses Kennlinienfeld ist sowohl für die Erkennung von Störungen im Betrieb der Heizvorrichtung als auch für die Regelung der Betriebszustände der Heizvorrichtung einsetzbar ist.
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In einer zweiten Ausgestaltung des Kennlinienfeldes kann ein Kennlinienfeld anstatt aus den Werten der Temperaturfühler aus dem erfassbaren Aufnahmestrom des Heizelements zusammen mit dem Aufnahmestrom des Pumpenmotors erstellt werden.
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In einer dritten Ausgestaltung des Kennlinienfeldes kann ein Kennlinienfeld aus den Temperaturwerten im Heizkreislauf und oder dem erfassbaren Aufnahmestrom der Heizelementstücke und/oder der Pumpe und/oder der Spannung an den Heizelementstücken und/oder der Pumpe erstellt werden.
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Basierend auf diesem Kennlinienfeld kann durch Referenzierung mit Normwerten überprüft werden, ob der Wärmeträger den vordefinierten Anforderungen an ihn entspricht. Wird beispielsweise ein Wasser/Glykol-Gemisch als Wärmeträger verwendet, kann überprüft werden, ob das Mischungsverhältnis den Anforderungen oder den Normwerten entspricht. Mit Hilfe dieser Überprüfung kann eine Information über den anforderungsgerechten Zustand des Wärmeträgers an einen Benutzer wie etwa den Fahrer oder auch an ein Diagnosegerät übergeben werden, wie es in Werkstätten verwendet wird.
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In einer vierten Ausgestaltung des Kennlinienfeldes kann aus den Werten der Temperatur des Heizkreislaufes die Pumpenleistung für den Fall gesteuert werden, dass das Heizelement nicht mit Strom versorgt wird und damit gar nicht heizt, sondern dass ein nicht zur Erfindung gehöriges Kühlgerät, das sich im Heizkreislauf befindet, den Wärmeträger kühlt. Auch im Fall einer Kühlung kann die Pumpe als Teil der erfinderischen Heizvorrichtung im Betriebszustand mit Heizleistung Null zur reinen Pumpleistung eingesetzt werden. Der Wert der Temperatur kann zusammen mit den anderen oben beschriebenen Messwerten als Steuergröße zumindest für die Pumpe eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Heizelements der Heizvorrichtung kann das weiter oben genannte kreisringförmige Heizelement in der Pumpenkammer nicht nur als einstückiges Heizelement ausgebildet sein, sondern auch mehrstückig ausgebildet sein derart, dass mehrere kreisringförmige Heizelementstücke nacheinander angeordnet sind. Sie werden vom Wärmeträger angeströmt, wobei die einzelnen kreisringförmigen Heizelementstücke zusammen das Heizelement der Heizvorrichtung bilden. Die Heizleistung der einzelnen Heizelementstücke kann je nach Konfiguration gemeinsam aber auch einzeln elektrisch geregelt werden.
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In einer nochmals weiteren, Ausgestaltung des Heizelements der Heizvorrichtung kann das oben genannte kreisringförmige Heizelement mehrteilig ausgeprägt sein, wobei sich ein oder mehrere Teile des Heizelements in der Pumpenkammer befinden und sich ein oder mehrere Teiles des Heizelements im Auslassbereich der Pumpe befinden, das heißt hinter dem Auslass der Pumpe angeordnet sind. Dabei sind die kreisringförmigen Heizelemente nach dem Auslassbereich der Pumpe Teile des Schlauchsystems oder Röhrensystems des Heizkreislaufes. Konstruktiv können am Auslass der Pumpe beispielsweise Lamellen angebracht werden, die eine turbulente Strömung in dem Auslassbereich der Pumpe erzeugen. So sorgen sie in dem Bereich, in dem sich Heizelemente befinden, für einen guten Wärmeübertrag.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Heizvorrichtung kann im Auslassbereich der Pumpe eine steuerbare Flüssigkeitsweiche angeordnet sein, durch die der Wärmeträger in mehrere sich verzweigende Flüssigkeitszweige gelenkt wird. Diese verschiedenen Flüssigkeitszweige können zu unterschiedlichen Stellen des Fahrzeuges geführt werden. In jedem einzelnen Flüssigkeitszweig im Anschluss an die Weiche können sich analog der dritten Ausgestaltung des Heizelementes Heizelementstücke befinden, die alle einzeln ansteuerbar sein können und die in jedem der Flüssigkeitszweige den Wärmeträger zusätzlich zum Heizelement in der Pumpe erwärmen können. In jedem einzelnen dieser Flüssigkeitszweige kann sich auch ein eigener Wärmetauscher befinden zur Übertragung der Wärme des Wärmeträgers auf Luft.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklich sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine funktional skizzenhafte Darstellung des Längsschnitts durch eine Pumpe der Heizvorrichtung in einem KFZ,
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2 eine funktional skizzenhafte Darstellung eines Heizkreislaufs in einem KFZ und
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3 eine funktional skizzenhafte Darstellung von Heizelementen im Auslassbereich der Pumpe.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Eine Pumpe 100 der 1 weist eine Pumpenkammer 108 auf, die von einem Pumpenkammergehäuse 102 begrenzt wird. Angetrieben wird die Pumpe 100 von einem Antriebsmotor 101. Ein Einlass 105 führt zentral in axialer Richtung in die Pumpe 100 bzw. die Pumpenkammer 108 hinein. Aus der Pumpenkammer 108 heraus sind in dieser Darstellung zwei Auslässe 106a und 106b vorgesehen. Die genaue Anordnung der Auslässe 106a und 106b ist für das optimierte Strömungsverhalten der Flüssigkeit von Bedeutung, wird in dieser Beschreibung aber nicht näher betrachtet, da die Optimierung der Anordnung dem Fachmann bekannt ist.
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In axialer Richtung weg vom Einlass 105 erstreckt sich kreisringartig die Pumpenkammer 108. In der Pumpenkammer 108 befindet sich kurz hinter dem Einlass 105 ein Impeller 103, wie er von Impellerpumpen bekannt ist. Der Impeller 103 wird vom Motor 110 angetrieben.
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Ein Teilstück der Außenwand der Pumpenkammer
108 wird im Wesentlichen gebildet von einem kreisrunden, rohrstutzenartigen Heizelement
104. Dieses kann aus Metall bestehen, ebenso aber aus jedem anderen wärmeleitfähigen Material mit genügend mechanischer Festigkeit. An seiner Außenseite weist das Heizelement
104 Heizflächen auf. Die Heizflächen können als Dickschichtwiderstände ausgebildet sein. Heizvorrichtungen mit Dickschichtwiderständen sind beispielsweise aus der
DE 102012210554 A1 bekannt.
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Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung 211 der 2 weist die Pumpe 100 mit dem integrierten Heizelement 104 auf, welches elektrische Energie in Wärme wandelt und diese dem flüssigen Wärmeträger im Heizkreislauf 213 zuführt. Die Förderung des Wärmeträgers im Heizkreislauf 213 erfolgt über die Pumpe 100, die als Umwälzpumpe arbeitet, wobei der Wärmeträger von der Pumpe zum Wärmetauscher 214, zu einer optional verbaubaren Kühleinrichtung und von dort zurück zur Pumpe 100 umgewälzt wird.
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Der Wärmetauscher 214 ist so im KFZ angeordnet, dass er seine Funktion als Gerät zum Erwärmen von Luft erfüllen kann. Luft wird von einem hier nicht dargestellten Gebläse im Bereich der Lufteintrittsöffnung 218 angesaugt, über den Wärmetauscher 214 geleitet und tritt über einen Luftaustrittskanal 219 wieder aus. Die erwärmte Luft kann über fahrzeugseitige Verteilmittel wie Rohre, Düsen odgl. in die dafür vorgesehenen Fahrzeugbereiche führen.
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Ein flüssiger Wärmeträger, der sich im Heizkreislauf
213 befindet, wird durch den Impeller
103 der Pumpe
100 über deren Einlass
105 in die Pumpenkammer
108 angesaugt. Von dort fließt der Wärmeträger am Heizelement
104 vorbei, wo er entsprechend der eingestellten Heizleistung vom Heizelement
104 erwärmt wird. Über die Auslässe
106a und
106b wird der Wärmeträger in den Heizkreislauf gepumpt. Die Verteilung des Wärmeträgers auf die Auslässe
106a und
106b erfolgt durch eine Wasserweiche
109. Solche Wasserweichen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
DE 102007057336 A1 , und werden hier nicht näher beschrieben.
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Der Vorteil von zwei oder auch mehreren Auslässen 106 liegt in der Möglichkeit, den Wärmeträger im Heizkreislauf 213 fahrzeugseitig auf mehrere Wege oder Zweige zu verteilen. Es ist auf diese Weise auch möglich mehrere Wärmetauscher gegebenenfalls zusammen mit jeweils eigenen Gebläseeinheiten gezielt an den gewünschten Stellen im KFZ vorzusehen. Durch die Wasserweiche 109 wird die Menge des Wärmeträgers, die durch die beiden Auslässe 106a und 106b fließt, gezielt auf mehrere Wege verteilt.
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In 3 ist eine erweiterte Möglichkeit der Erwärmung des Wärmeträgers durch eine Pumpe 307 mit außenliegenden Heizelementen 304a und 304b dargestellt. Zusätzlich zu dem bereits oben beschriebenen Heizelement in der Pumpenkammer der Pumpe 300 ist an den Auslässen 306a und 306b jeweils ein rohrförmiges Heizelement 304a und 304b vorgesehen. Das durch die Einlassöffnung 305 der Pumpe angesaugte Wasser als Wärmeträger wird durch die Auslässe 306a und 306b gepumpt und fließt von dort entlang der außen liegenden Heizelemente 304a und 304b zu dem jeweiligen Auslass. Diese Auslässe sind mit dem vorbeschriebenen Heizkreislauf 213 verbunden, so dass ein geschlossener Heizkreislauf wie in 2 schematisch dargestellt, gebildet wird.
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Die zusätzlichen außenliegenden Heizelemente 304a und 304b bieten den Vorteil, dass der Wärmeträger zusätzlich zu dem in der Pumpe 300 integrierten Heizelement erwärmt werden kann. Darüber hinaus kann durch diesen Aufbau auch in jedem einzelnen Unterheizkreislauf, der durch die Auslässe 106a und 106b gebildet wird, die Wärmemenge des Wärmeträgers im Unterheizkreislauf gezielt erhöht werden. Damit wäre es beispielsweise möglich die Temperatur im Fußraum des KFZ und die Temperatur im Bereich der Frontscheibe des KFZ unterschiedlich einzustellen durch gezielte Erhöhung der Temperatur des Wärmeträgers in einem der Unterheizkreisläufe. Dazu wären allerdings große Leistungen notwendig.
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Die Steuerung der Temperatur am Luftaustrittskanal 209 des Wärmetauschers 204 geschieht durch ein sogenanntes Steuergerät 212 wie es üblicherweise in KFZ eingesetzt wird. Ein Steuergerät 212 besteht aus einer elektronischen Regelkomponente und einem oder mehreren Signaleingängen und einem oder mehreren Signalausgängen bzw. geregelten Ausgängen, die elektrische Leistung zum Betrieb von beispielsweise einer Pumpe 100 zur Verfügung stellen.
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In 2 sind nur die schematischen Anschlüsse des Steuergeräts 212 eingezeichnet, nämlich die zur Temperaturerfassung der Temperatur der Luft im Luftaustrittskanal durch einen geeigneten Temperaturfühler 217, zur Temperaturerfassung der Temperatur des Wärmeträgers im Heizkreislauf durch einen geeigneten Temperaturfühler 216 sowie der Anschluss zur Pumpe 100 zur Regelung von Pumpenleistung und Heizleistung. Die Regelung der Heizleistung kann sowohl für das integrierte Heizelement 104 in der Pumpe 100 als auch für die nach dem Auslass 106 befindlichen Heizelemente 304a und 304b gemäß 3 erfolgen.
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In 2 ist im Heizkreislauf eine Kühleinrichtung 215 eingezeichnet. Die Kühleinrichtung 215 hat die Funktion den Wärmeträger zu kühlen. Kühleinrichtungen für Wärmeträger im KFZ sind dem Fachmann bekannt. Dies ist aber normalerweise ein anderer Wärmeträger bzw. ein separater Kreislauf.
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Der Heizkreislauf 213 kann auch in einem Modus betrieben werden, in dem die Heizleistung des Heizelements 104 bei null liegt, das heißt in dem das Heizelement 104 nicht erwärmt wird und damit auch keine Wärme auf den Wärmeträger übertragen wird. In diesem Modus arbeitet die Pumpe 100 nur als reine Umwälzpumpe die einen Wärmeträger durch den Heizkreislauf pumpt. Diese Funktion der reinen Pumpleistung ist dem Fachmann bekannt. Eine in den Heizkreislauf eingebrachte Kühleinrichtung 215 hat die Funktion, dass die Pumpe 100 weiterbetrieben werden kann, auch wenn Luft im Luftaustrittskanal 219 nicht erwärmt sondern gekühlt werden soll. Eine eigene Pumpe für die Kühlfunktion ist nicht notwendig. In diesem Fall wird das Heizelement 104 nicht zum Heizen verwendet sondern bildet nur die Außenwand der Pumpenkammer bzw. einen Teil davon, die Kühleinrichtung 215 kühlt den Wärmeträger. Die Pumpe 100, die konstruktiv als integrierte Pumpe zum Pumpen und Heizen vorgesehen ist, kann somit auch als reine Pumpe betrieben werden.
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Das Steuergerät 212 ist in 2 als unabhängiges Bauteil von der Pumpe 100 eingezeichnet. Das Steuergerät 212 kann aber auch in den konstruktiven Aufbau der Pumpe 100 integriert werden, so dass eine funktional technische Baueinheit zwischen Pumpe und Steuergerät vorliegt. Diese Baueinheit hätte den Vorteil, dass der insgesamt benötigte Platzbedarf der Pumpe 100 mit integriertem Steuergerät 212 geringer ist als der gemeinsame Platzbedarf von Steuergerät 212 und Pumpe 100, wenn diese als zwei getrennte Geräte ausgestaltet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006002233 A1 [0002]
- DE 102011115210 A1 [0003]
- DE 102012210554 A1 [0037]
- DE 102007057336 A1 [0040]
