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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizsystem für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem elektrischen Heizelement, das während eines Betriebs des Fahrzeugs im Falle eines elektrischen Stromflusses durch das elektrische Heizelement Wärmeenergie abgibt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Aufrüsten eines elektrischen Heizsystems eines Fahrzeugs.
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Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Verwendung eines elektrischen Heizsystems.
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Die meisten gängigen Standheizsysteme beruhen auf der Verbrennung der im Fahrzeug vorhandenen fossilen Brennstoffe, das heißt von Diesel oder Benzin. Die hierfür vorgesehenen Standheizgeräte sind insbesondere so ausgelegt, dass moderne Fahrzeuge ohne weiteres mit derartigen Systemen ausgestattet werden können. Allerdings ist eine solche Aufrüstung beziehungsweise Nachrüstung eines Fahrzeugs mit erheblichem Bauteil- und Montageaufwand verbunden und daher mit hohen Kosten.
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Neben der Beheizung des Fahrzeuginnenraums mit der Abwärme einer Verbrennung ist es auch bekannt, Fahrzeuginnenräume elektrisch zu beheizen. Aus der
DE 20 2013 002 716 U1 ist ein elektrisches Heizsystem bekannt, bei dem ein Bordnetz mit einer Bordnetzspannung von 48V vorgesehen ist. In dieses Bordnetz sind PTC-Heizelemente eingebunden, welche einem Betrieb mit 48V angepasst und eigens hierfür vorgesehen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Heizsystem für Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, welches insbesondere eine einfache und kostengünstige Aufrüstung beziehungsweise Nachrüstung eines Fahrzeuges ermöglicht. Ferner sollen ein Verfahren und eine Verwendung eines elektrischen Heizsystems angegeben werden.
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Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen elektrischen Heizsystem dadurch auf, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, die geeignet ist, einen Stromfluss durch das elektrische Heizelement vor einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs zu veranlassen, so dass das elektrische Heizsystem als Standheizsystem einsetzbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß der
DE 20 2013 002 716 U1 wird also kein spezielles Heizelement vorgesehen, welches dann auch noch in ein spezielles Spannungsnetz eingebunden werden müsste. Vielmehr werden elektrische Heizelemente des Kraftfahrzeuges genutzt, welche ohnehin vorhanden sind und welche im Allgemeinen während des Betriebs des Fahrzeugs genutzt werden, also insbesondere im Fahrbetrieb beziehungsweise während eines Betriebs des Verbrennungsmotors. Eine Steuereinheit sorgt dafür, dass diese ohnehin vorhandenen Heizelemente auch bereits vor einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs angesteuert werden können, so dass diese bereits dann Wärmeenergie abgeben. Insofern wird ein Standheizsystem alleine dadurch zur Verfügung gestellt, dass ein Steuergerät nachgerüstet und in geeigneter Weise mit bereits vorhandenen elektrischen Heizelementen gekoppelt wird. Besonders geeignete Heizelemente sind dabei solche, die im Kühlwasserkreislauf des Fahrzeuges angeordnet sind. Allerdings sind jegliche Heizelemente grundsätzlich in das Standheizsystem einbindbar, beispielsweise auch eine Sitzheizung, eine Lenkradheizung und/oder eine Scheibenheizung.
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Nützlicherweise ist vorgesehen, dass der Stromfluss durch das elektrische Heizelement von einer Fahrzeugbatterie geliefert wird. Die elektrische Energie für die elektrischen Heizelemente wird also vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs durch dieselbe Energiequelle geliefert, wie auch während des Betriebs des Fahrzeugs. Insofern wird mit geringem Installationsaufwand ein nachrüstbares Standheizsystem zur Verfügung gestellt.
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Es kann von Vorteil sein, dass die Fahrzeugbatterie während des Einsatzes des elektrischen Heizsystems als Standheizsystem mit einer fahrzeugexternen Spannungsquelle gekoppelt ist. Elektrische Heizvorgänge benötigen im Allgemeinen eine große Menge an Energie, um effektiv zu sein. Insofern kann es nützlich sein, in Abhängigkeit der Gesamtauslegung des elektrischen Fahrzeugenergiesystems, den Standheizbetrieb nur dann zu erlauben, wenn die Fahrzeugbatterie mit einer fahrzeugexternen Spannungsquelle gekoppelt ist. Zu diesem Zweck sollte an dem Fahrzeug ein Anschluss vorgesehen sein, mit dem sich die Fahrzeugbatterie in einfacher Weise mit einem Netzanschluss koppeln lässt, vorzugsweise durch wenige Handgriffe. Mit der derzeit fortschreitenden Verbesserung der Batterietechnik ist es aber ebenso denkbar, einen Standheizbetrieb durchzuführen, wenn die Fahrzeugbatterie nicht mit einem externen Spannungsnetz verbunden ist, jedenfalls für eine begrenzte Zeit.
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Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Steuereinheit sowie das elektrische Heizelement in ein Bus-System des Fahrzeugs eingebunden sind. Da bei modernen Fahrzeugen ohnehin zahlreiche Komponenten in ein Bus-System eingebunden sind, bietet es sich an, auch die Steuereinheit sowie das elektrische Heizelement in ein solches Bus-System einzubinden. Hierdurch wird der Montageaufwand, insbesondere der Verkabelungsaufwand, minimiert.
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Es ist von Vorteil, dass ein Temperatursensor vorgesehen ist, wobei Steuersignale der Steuereinheit in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor erfassten Temperatur ausgegeben werden. Hierfür können eigens für das Standheizsystem vorgesehene Temperatursensoren verwendet werden. Besonders nützlich ist es aber, ohnehin zum Beispiel im Fahrzeuginnenraum vorhandene Temperatursensoren zu verwenden, um auf dieser Grundlage das Standheizsystem zu steuern und/oder zu regeln. Auch hier zeigen sich wieder die Vorteile des Bus-Systems, denn letztlich sind vorhandene Temperatursensoren in der Regel ebenfalls in das Bus-System des Fahrzeugs eingekoppelt.
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Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit auf der Grundlage einer Zeitsteuerung arbeitet. Eine solche Zeitsteuerung kann den Start der Standbeheizung zu einer bestimmten Uhrzeit oder nach einer bestimmten Wartezeit veranlassen. Ebenfalls kann der Standheizbetrieb zu einer bestimmten Uhrzeit oder nach einer bestimmten Heizdauer abgebrochen werden.
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Es ist besonders nützlich, dass die Steuereinheit auf der Grundlage fahrzeugextern ausgegebener Steuersignale arbeitet. Fahrzeugextern können Signale mit einer Fernbedienung auf Funkbasis ausgegeben werden. Ebenfalls kann die Mobilfunktechnik zur Ansteuerung der Steuereinheit dienen.
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Es ist von besonderem Vorteil, dass eine Einrichtung zum Erfassen eines Ladezustands der Fahrzeugbatterie vorgesehen ist und dass die Steuereinheit auf der Grundlage des Ladezustandes der Fahrzeugbatterie arbeitet. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn das Standheizsystem ohne Ankopplung an eine externe Spannungsquelle betrieben wird. Die Überwachung des Ladezustandes der Fahrzeugbatterie stellt sicher, dass stets noch ausreichend Energie für einen Start des Verbrennungsmotors zurückbleibt.
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Ferner ist nützlicherweise vorgesehen, dass die Steuereinheit neben dem elektrischen Heizelement mindestens eine weitere Komponente des Fahrzeugs ansteuert. Denkt man beispielsweise daran, dass ein PTC-Element im Kühlwasserkreislauf des Fahrzeugs zur Standbeheizung in Betrieb genommen wird, so ist es von großem Vorteil, wenn gleichzeitig oder zeitverzögert auch eine Wasserpumpe betrieben wird, um so die von dem PTC-Element erzeugte Wärme zu einem Wärmetauscher zu transportieren, von dem aus dann die Wärmeenergie in den Innenraum transportiert werden kann. Zu diesem Zweck ist es weiterhin nützlich, ebenfalls ein Gebläse zu betreiben, ein solches also auch mit der Steuereinheit des elektrischen Heizsystems in Betrieb zu setzen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufrüsten eines elektrischen Heizsystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem das elektrische Heizsystem des Fahrzeugs mit einer Steuereinheit ausgestattet wird, die geeignet ist, einen Stromfluss durch ein elektrisches Heizelement des Fahrzeugs zu veranlassen, welches auch bei nicht aufgerüstetem elektrischem Heizsystem während eines Betriebs des Fahrzeugs im Falle eines elektrischen Stromflusses durch das elektrische Heizelement Wärmeenergie abgibt. Ein solches Verfahren ist besonders einfach umsetzbar und kostengünstig.
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Dies betrifft auch Ausführungsformen, bei welchen das elektrische Heizsystem zu einem der vorstehend spezifizierten Heizsysteme aufgerüstet wird.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung eines elektrischen Heizsystems, das während eines Betriebs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, im Falle eines elektrischen Stromflusses durch ein elektrisches Heizelement Wärmeenergie abgibt, als Standheizsystem.
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Bei dieser Verwendung kommt irgendeines der vorstehend definierten elektrischen Heizsysteme zum Einsatz.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Heizsystems;
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Aufrüsten eines elektrischen Heizsystems eines Fahrzeugs.
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In 1 ist ein Kühlkreislauf 24 eines Kraftfahrzeugs schematisch und unvollständig dargestellt. Dieser Kühlkreislauf 24 umfasst eine Wasserpumpe 18, ein Heizelement 10 und einen Wärmetauscher 26. Dem Wärmetauscher 26 ist ein Gebläse 20 zugeordnet. Das Heizelement 10 ist mit einer Fahrzeugbatterie 14 gekoppelt, welche dem Heizelement 10 die für die Erzeugung von Wärme erforderliche elektrische Energie zuführt. Während des Betriebs des Fahrzeugs wird das Heizelement 10 insbesondere zur Erwärmung des Kühlwassers im Kühlkreislauf 24 verwendet, so dass der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs rasch seine Betriebstemperatur erreicht. Ebenfalls ist es auf diese Weise frühzeitig möglich, den Innenraum des Fahrzeugs nach der Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors mittels Wärmetauscher 26 und Gebläse 20 zu erwärmen.
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Zusätzlich ist nun vorgesehen, einige oder alle der vorgenannten Komponenten mit einer Steuerung 12 zu verbinden. Diese wird nachgerüstet. Ebenfalls ist es möglich, eine vorhandene Steuerung im Kraftfahrzeug neu zu programmieren, so dass die nun beschriebenen Abläufe stattfinden können. Die Fahrzeugbatterie 14 wird über eine Schnittstelle, die einen Transformator 22 enthält, mit einer Spannungsquelle 16 gekoppelt. Alleine durch diese Maßnahme ist es möglich, das beschriebene System als Standheizsystem einzusetzen. Es reicht aus, eine Steuerung zur Verfügung zu stellen, vorzugsweise eingebunden in ein Bus-System des Fahrzeugs, und diese mit den gewünschten Komponenten des Systems zu koppeln. Je nach Ladekapazität der Batterie und je nach benötigter Wärmeenergie ist es auch möglich, einen Standheizbetrieb dann zur Verfügung zu stellen, wenn die Fahrzeugbatterie 14 nicht mit der Spannungsquelle 16 gekoppelt ist, jedenfalls für eine begrenzte Zeit.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Aufrüsten eines elektrischen Heizsystems eines Fahrzeugs. Dabei wird in einem Schritt S01 ein Fahrzeug beziehungsweise ein Teilsystem eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, welches mindestens ein elektrisch betreibbares Heizelement enthält. In einem Schritt S02 wird nun das vorhandene System mit einer Steuereinheit ausgestattet, die geeignet ist, einen Stromfluss durch das mindestens eine elektrische Heizelement auch vor Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs, also insbesondere eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs, zu veranlassen. Dabei kann eine eigens hierfür vorgesehene Steuereinheit verwendet werden. Ebenfalls ist es möglich, die beschriebene Funktionalität durch Neuprogrammierung eines vorhandenen Steuergerätes bereitzustellen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Heizelement
- 12
- Steuerung
- 14
- Fahrzeugbatterie
- 16
- Spannungsquelle
- 18
- Wasserpumpe
- 20
- Gebläse
- 22
- Transformator
- 24
- Kühlkreislauf
- 26
- Wärmetauscher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013002716 U1 [0005, 0007]
