DE112016003374B4 - HEATER AND RELATED CONTROL METHOD - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Heizvorrichtung (1) eines Elektrofahrzeugs, um die thermische Behandlung der Luft des Fahrzeugfahrgastraums ausgehend von einer ermittelten Solltemperatur (Tc) zu ermöglichen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:- einen Schritt (103) zur Messung einer Außentemperatur (Text) des Fahrzeugs und einer Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs,- einen Schritt (105) zum Ermitteln- der Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung (1) benötigt, um die Solltemperatur (Tc) zu erreichen, ausgehend von der Außentemperatur (Text), der Innentemperatur (Tin) und einer Wärmekapazität der Heizvorrichtung (1) und- der bei der Heizvorrichtung (1) aufzubringenden Leistung,- einen Schritt (106) zur Aktivierung der Heizvorrichtung (1) entsprechend der ermittelten aufzubringenden Leistung während der ermittelten Aktivierungsdauer, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (105) zum Ermitteln der Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung (1) benötigt, um die Solltemperatur (Tc) zu erreichen, eine Berechnung des zeitlichen Verlaufs der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Wärmeverlustkoeffizienten (G) des Fahrzeugfahrgastraums, der Wärmeträgheit (I) des Fahrgastraums und den Messungen der Temperatur (Text) außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs umfasst.Method for controlling a heating device (1) of an electric vehicle in order to allow the thermal treatment of the air in the passenger compartment of the vehicle from a set temperature (Tc) determined, the method comprising:- a step (103) for measuring an external temperature (text) of the vehicle and an interior temperature (Tin) of the vehicle,- a step (105) for determining- the activation time required for the heating device (1) to reach the target temperature (Tc), starting from the exterior temperature (Text), the interior temperature ( Tin) and a thermal capacity of the heating device (1) and- the power to be applied to the heating device (1),- a step (106) for activating the heating device (1) according to the determined power to be applied during the determined activation period, characterized in that the Step (105) for determining the activation time required for the heating device (1) to reach the target temperature (Tc), a calculation of the time course of the interior temperature (Tin) of the vehicle as a function of the heat loss coefficient (G) of the vehicle passenger compartment, the thermal inertia (I) of the passenger compartment and the measurements of the temperature (Text) outside the vehicle and the inside temperature (Tin) of the vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrokraftfahrzeuge und insbesondere die Heizvorrichtung derartiger Fahrzeuge.The present invention relates to the field of electric motor vehicles and in particular to the heating device of such vehicles.

Aufgrund ihrer begrenzten Reichweite und der zum Aufladen ihrer Batterien erforderlichen Dauer müssen Elektrofahrzeuge regelmäßig aufgeladen werden, wenn das Fahrzeug geparkt ist und ein Ladungsanschluss zur Verfügung steht.Due to their limited range and the time it takes to charge their batteries, electric vehicles must be charged periodically when the vehicle is parked and a charging port is available.

Doch auch wenn die Batterie(n) des Fahrzeugs vollständig aufgeladen werden kann bzw. können, muss der Stromverbrauch des Fahrzeugs optimiert werden, um die Reichweite des Fahrzeugs zu maximieren.However, even if the vehicle's battery(ies) can be fully charged, the vehicle's power consumption must be optimized in order to maximize the vehicle's range.

Die Komfortausstattungen und insbesondere die Heizvorrichtung erfordern jedoch häufig einen nicht zu vernachlässigenden Stromverbrauch, so dass ihre Verwendung dazu neigt, die Reichweite des Fahrzeugs zu verringern.However, the comfort equipment and in particular the heating device often require a non-negligible amount of electricity, so that their use tends to reduce the range of the vehicle.

Aus der US 2013 / 0 079 978 A1 , der DE 10 2011 086 569 A1 , der DE 10 2012 212 293 A1 , der DE 43 28 018 A1 sowie der DE 100 07 195 A1 sind Heizvorrichtungen sowie entsprechende Steuerungsverfahren bekannt.From the U.S. 2013/0 079 978 A1 , the DE 10 2011 086 569 A1 , the DE 10 2012 212 293 A1 , the DE 43 28 018 A1 as well as the DE 100 07 195 A1 heating devices and corresponding control methods are known.

Ferner sind Grundlagen zur Wärmeübertragung aus Wolfgang POLIFKE, Jan KOPITZ: Wärmeübertragung. Grundlagen, analytische und numerische Methoden. Erste Auflage. München: Pearson Studium, 2005. 492 Seiten. - 3-8273-7104-X . Auszug aus den Kapiteln 4.1 und 7.1 bekannt.Also, basics of heat transfer are out Wolfgang POLIFKE, Jan KOPITZ: Heat transfer. Basics, analytical and numerical methods. First edition. Munich: Pearson Studies, 2005. 492 pages. - 3-8273-7104-X . Excerpt from Chapters 4.1 and 7.1 known.

Des Weiteren ist aus der DE 30 24 983 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Vorheiz-Energiemenge bekannt.Furthermore, from the DE 30 24 983 A1 discloses a method and apparatus for determining a preheat energy amount.

Es ist somit angebracht, eine Lösung zu finden, mit der ein optimaler Komfort für den Nutzer gewährleistet und dabei die Reichweite des Fahrzeugs durch die Begrenzung des Stromverbrauchs der Heizvorrichtung maximiert werden kann.It is therefore appropriate to find a solution that ensures optimal comfort for the user while maximizing the range of the vehicle by limiting the power consumption of the heater.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Steuerung einer Heizvorrichtung eines Elektrofahrzeugs, um die thermische Behandlung der Luft des Fahrgastraums des Fahrzeugs ausgehend von einer ermittelten Solltemperatur zu ermöglichen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

  • - einen Schritt zur Messung einer Außentemperatur des Fahrzeugs und einer Innentemperatur des Fahrzeugs,
  • - einen Schritt zum Ermitteln
    • - der Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung benötigt, um die Solltemperatur zu erreichen, ausgehend von der Außentemperatur, der Innentemperatur und einer Wärmekapazität der Heizvorrichtung, und
    • - der bei der Heizvorrichtung aufzubringenden Leistung,
  • - einen Schritt zur Aktivierung der Heizvorrichtung entsprechend der ermittelten aufzubringenden Leistung während der ermittelten Aktivierungsdauer.
The subject of the present invention is therefore a method for controlling a heating device of an electric vehicle in order to allow the thermal treatment of the air in the passenger compartment of the vehicle starting from a determined target temperature, the method comprising:
  • - a step of measuring an outside temperature of the vehicle and an inside temperature of the vehicle,
  • - a step to discover
    • - the activation time required for the heater to reach the set temperature, based on the outside temperature, the inside temperature and a heat capacity of the heater, and
    • - the power to be applied to the heating device,
  • - A step for activating the heating device according to the determined power to be applied during the determined activation period.

Ferner umfasst der Schritt zum Ermitteln der Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung benötigt, um die Solltemperatur zu erreichen, eine Berechnung des zeitlichen Verlaufs der Innentemperatur des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Wärmeverlustkoeffizienten des Fahrzeugfahrgastraums, der Wärmeträgheit des Innenraums und der Messungen der Temperatur außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur des Fahrzeugs.Furthermore, the step of determining the activation time required for the heating device to reach the target temperature comprises a calculation of the time history of the interior temperature of the vehicle as a function of the heat loss coefficient of the vehicle passenger compartment, the thermal inertia of the interior and the measurements of the temperature outside the vehicle and the interior temperature of the vehicle.

Das Ermitteln der aufzubringenden Leistung und der Aktivierungsdauer zum Erreichen einer Solltemperatur ermöglicht die Reduzierung des Stromverbrauchs zum Erreichen der Solltemperatur und somit die Gewährleistung des Komforts für den Nutzer bei einem minimalen Energieaufwand.Determining the power to be applied and the activation duration to reach a target temperature makes it possible to reduce the power consumption to reach the target temperature and thus ensure comfort for the user with minimal energy consumption.

Die Berechnung des zeitlichen Verlaufs der Innentemperatur ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl der Wiederholungen der Verfahrensschritte zum Ermitteln der Uhrzeit und der Aktivierungsdauer der Heizvorrichtung zum Erreichen der Solltemperatur.The calculation of the time course of the internal temperature allows a reduction in the number of repetitions of the method steps for determining the time and the activation time of the heating device to reach the target temperature.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner

  • - einen Schritt zur Parametrisierung der Uhrzeit, zu der die Solltemperatur erreicht werden soll, und
  • - wobei der Schritt zur Aktivierung der Heizvorrichtung zu einer Uhrzeit durchgeführt wird, die ausgehend von der Aktivierungsdauer und der Uhrzeit, zu der diese Solltemperatur erreicht werden soll, ermittelt wird.
According to a further aspect of the present invention, the method further comprises
  • - a step for configuring the time at which the set temperature is to be reached, and
  • - the step of activating the heating device being carried out at a time which is determined on the basis of the activation duration and the time at which this target temperature is to be reached.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aktivierungsdauer ferner in Abhängigkeit von dem Wärmeverlustkoeffizienten des Fahrzeugfahrgastraums ermittelt.According to an additional aspect of the present invention, the activation duration is also determined as a function of the heat loss coefficient of the vehicle passenger compartment.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aktivierungsdauer ferner in Abhängigkeit von der Wärmeträgheit des Fahrzeugfahrgastraums ermittelt.According to an additional aspect of the present invention, the activation duration is also determined as a function of the thermal inertia of the vehicle passenger compartment.

Gemäß einer weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aktivierungsdauer durch folgende Formel ermittelt: t = − ln ( ( T e − ( P G + T e x t ) ) ( T i n − ( P G + T e x t ) ) ) ⋅ ( I G )

Figure DE112016003374B4_0001
wobei G der Wärmeverlustkoeffizient des Fahrgastraums ist,
Text die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs ist,
Tin die Innentemperatur des Fahrzeugs ist,
P die Leistung der Heizvorrichtung ist und
I die Wärmeträgheit des Fahrzeugfahrgastraums ist.According to a further aspect of the present invention, the activation duration is determined using the following formula: t = − ln ( ( T e − ( P G + T e x t ) ) ( T i n − ( P G + T e x t ) ) ) ⋅ ( I G )
Figure DE112016003374B4_0001
 where G is the heat loss coefficient of the passenger compartment,
T ext is the temperature outside the vehicle,
T in is the interior temperature of the vehicle,
P is the power of the heater and
I is the thermal inertia of the vehicle passenger compartment.

Gemäß einen zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die bei der Heizvorrichtung aufzubringende Leistung die maximale Wärmekapazität der Heizvorrichtung.According to an additional aspect of the present invention, the power to be applied to the heater is the maximum thermal capacity of the heater.

Die Aktivierung bei maximaler Leistung ermöglicht eine Reduzierung der Aktivierungszeit und eine Optimierung des Stromverbrauchs durch das Heizen.Activation at maximum power allows a reduction in activation time and optimization of electricity consumption by heating.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schritte zur Messung der Temperatur außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur des Fahrzeugs und zum Ermitteln der Aktivierungsdauer und der bei der Heizvorrichtung aufzubringenden Leistung beim Aktivierungsschritt erneut angewandt.According to an additional aspect of the present invention, the steps of measuring the temperature outside the vehicle and the inside temperature of the vehicle and determining the activation duration and the power to be applied to the heater are applied again in the activation step.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schritte zur Messung der Temperatur außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur des Fahrzeugs und zum Ermitteln der Aktivierungsdauer und der bei der Heizvorrichtung aufzubringenden Leistung zu vorbestimmten Zeitpunkten bis zum Aktivierungsschritt durchgeführt, um den zeitlichen Verlauf der Innentemperatur des Fahrzeugs und der Temperatur außerhalb des Fahrzeugs zu berücksichtigen.According to an additional aspect of the present invention, the steps for measuring the temperature outside the vehicle and the inside temperature of the vehicle and for determining the activation duration and the power to be applied to the heating device are carried out at predetermined times up to the activating step in order to determine the course of the inside temperature of the vehicle over time and the temperature outside the vehicle.

Die Wiederholung bestimmter Verfahrensschritte im zeitlichen Verlauf ermöglicht die Berücksichtigung der Veränderung der Parameter, die während des Verfahrens berücksichtigt werden, insbesondere der Innentemperatur und der Außentemperatur des Fahrzeugs.The repetition of certain process steps over time makes it possible to take account of the variation in the parameters taken into account during the process, in particular the temperature inside and outside the vehicle.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Schritte des Verfahrens einen Schritt zum Anschließen des Elektrofahrzeugs an einen elektrische Ladungsanschluss.In accordance with an additional aspect of the present invention, the steps of the method include a step of connecting the electric vehicle to an electrical charge port.

Somit kann der Aktivierungsschritt durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug geladen wird, so dass die Solltemperatur beim Laden erreicht wird. Dadurch werden sowohl der Komfort für den Nutzer als auch die Reichweite des Fahrzeugs verbessert.Thus, the activation step can be performed when the vehicle is being charged so that the target charging temperature is reached. This improves both the comfort for the user and the range of the vehicle.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Heizvorrichtung eines Elektrofahrzeugs, die Folgendes aufweist:

  • - Elemente zur Messung der Temperatur außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur des Fahrzeugs,
  • - Verarbeitungsmittel, die ausgehend von einer Wärmekapazität der Heizvorrichtung und der Außentemperatur und der Innentemperatur, die von den Messelementen bereitgestellt werden, die Aktivierungsdauer bestimmen können, die die Heizvorrichtung benötigt, um eine Solltemperatur zu erreichen, und die die bei der Heizvorrichtung aufzubringende Leistung ermitteln können,
  • - Steuerungsmittel, die dazu eingerichtet sind, die Heizvorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu aktivieren.
The present invention also relates to a heating device of an electric vehicle, comprising:
  • - elements for measuring the temperature outside the vehicle and the inside temperature of the vehicle,
  • - Processing means which, based on a heat capacity of the heating device and the outside temperature and the inside temperature provided by the measuring elements, can determine the activation time required for the heating device to reach a target temperature and which can determine the power to be applied to the heating device ,
  • - control means arranged to activate the heating device according to the method of the invention.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Verarbeitungsmittel dazu ausgebildet, die Uhrzeit, zu der die Solltemperatur erreicht werden soll, zu parametrieren.According to a further aspect of the present invention, the processing means are designed to parameterize the time at which the target temperature is to be reached.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Heizvorrichtung eine Wärmepumpe auf.According to an additional aspect of the present invention, the heating device has a heat pump.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Wärmepumpe um eine Luft-Luft-Wärmepumpe.According to an additional aspect of the present invention, the heat pump is an air-to-air heat pump.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Wärmepumpe eine Luft-Wasser-Wärmepumpe.According to an additional aspect of the present invention, the heat pump is an air-to-water heat pump.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Heizvorrichtung einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten auf.In accordance with an additional aspect of the present invention, the heater includes a positive temperature coefficient resistor.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus deren Beschreibung, die nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen gegeben ist, welche in beispielhafter und nicht einschränkender Weise eine mögliche Ausführungsform zeigen.Other characteristics and advantages of the invention will appear from the description given below with reference to the accompanying drawings, which show, by way of non-limiting example, a possible embodiment.

In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 ein Organigramm der Schritte des Verfahrens zur Steuerung der Heizvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • - 2 eine Kurve, die den zeitlichen Verlauf der Innentemperatur des Fahrzeugfahrgastraums zeigt;
  • - 3 ein vereinfachtes Schema einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.
In the drawings show:
  • - 1 a flow chart of the steps of the method for controlling the heating device according to a first embodiment of the present invention;
  • - 2 a graph showing the history of the interior temperature of the vehicle cabin;
  • - 3 a simplified scheme of a heating device according to the invention.

Der Begriff „Elektrofahrzeug“ entspricht jeglichem Fahrzeug, das eine Vorrichtung aufweist, mit der es möglich ist, die Batterie(n) des Fahrzeugs an einem Ladungsanschluss, beispielsweise einem mit dem Netz verbundenen Anschluss aufzuladen. Dies umfasst somit sowohl „reine“ Elektrofahrzeuge als auch Hybridfahrzeuge mit einem Elektromotor, der mit einem anderen Motortyp kombiniert ist.The term “electric vehicle” corresponds to any vehicle that has a device that allows the vehicle's battery(ies) to be charged at a charging outlet, such as a grid-connected outlet. This includes both "pure" electric vehicles and hybrid vehicles with an electric motor combined with another type of motor.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Heizvorrichtung 1 (in 3 zu sehen) eines Elektrofahrzeugs, bei dem insbesondere beim Aufladen des Fahrzeugs die Vorrichtung 1 zum Heizen des Fahrzeugfahrgastraums so angesteuert wird, dass eine Solltemperatur Tc der Luft des Fahrzeugfahrgastraums erhalten wird. Die Solltemperatur Tc sowie die Uhrzeit Hr, zu der die Solltemperatur Tc erreicht werden soll, können von dem Nutzer parametriert werden. Die Uhrzeit Hr entspricht z.B. dem Zeitpunkt, zu dem der Nutzer nach dem Aufladen das Fahrzeug wieder nutzt. Das Verfahren zielt außerdem darauf ab, den Stromverbrauch aufgrund des Heizens des Innenraums zu minimieren. Wenn das Fahrzeug geparkt und an einen elektrischen Ladungsanschluss angeschlossen ist, ermöglicht nämlich ein derartiges Verfahren die Verbesserung des Komforts für den oder die Nutzer, die ein Fahrzeug erneut nutzen, dessen Innenraum die gewünschte Temperatur hat, und ermöglicht aber auch eine Verringerung des Stromverbrauchs der Batterie(n) des Fahrzeugs, die für die Betätigung der Heizvorrichtung 1 verwendet werden, da diese lediglich die Solltemperatur Tc beibehalten und das Fahrzeug nicht mehr ausgehend von einer Temperatur, die insbesondere im Winter und in bestimmten Ländern sehr niedrig sein kann, bis auf die Solltemperatur Tc erwärmen muss.The present invention relates to a method for controlling a heating device 1 (in 3 1) of an electric vehicle in which, in particular when the vehicle is being charged, the device 1 for heating the vehicle passenger compartment is controlled in such a way that a target temperature T c of the air in the vehicle passenger compartment is obtained. The target temperature T c and the time H r at which the target temperature T c is to be reached can be parameterized by the user. The time H r corresponds, for example, to the time at which the user uses the vehicle again after charging. The method also aims to minimize power consumption due to heating the interior. In fact, when the vehicle is parked and connected to an electrical charging socket, such a method allows to improve the comfort for the user or users who use a vehicle again, the interior of which is at the desired temperature, but also allows a reduction in the power consumption of the battery (n) of the vehicle, used to operate the heater 1, as these only maintain the set temperature T c and the vehicle no longer starts from a temperature that can be very low, especially in winter and in certain countries, except for the Target temperature T c must heat up.

Die verschiedenen Verfahrensschritte werden nun anhand von 1 beschrieben, die die verschiedenen Schritte des Verfahrens zur Steuerung der Heizvorrichtung 1 zeigt.The various steps in the process are now explained on the basis of 1 described, which shows the different steps of the method for controlling the heating device 1.

Schritt 101 ist ein optionaler Schritt, der das Anschließen des Fahrzeugs an einen Ladungsanschluss betrifft, mit dem die Batterie(n) aufgeladen werden kann bzw. können. Das Fahrzeug ist somit im Stillstand und geparkt. Der Ladungsanschluss ist z.B. mit dem Netz verbunden, und das Anschließen erfolgt z.B. über ein dazu vorgesehenes Kabel.Step 101 is an optional step related to connecting the vehicle to a charge port that can charge the battery(ies). The vehicle is thus at a standstill and parked. The charging connection is connected to the mains, for example, and the connection is made, for example, via a cable provided for this purpose.

Schritt 102 ist auch ein optionaler Schritt und betrifft die Parametrierung der Solltemperatur Tc. Die Uhrzeit Hr, zu der die Solltemperatur Tc erreicht werden soll, kann auch parametriert werden. Dieser Schritt ist optional, da diese Parameter standardmäßig festgelegt werden können, wobei insbesondere die Solltemperatur Tc und die Uhrzeit Hr, zu der die Solltemperatur Tc erreicht werden soll, wiederkehrend, z.B. jeden Tag zu einer vordefinierten Uhrzeit, festgelegt werden können. Die Parametrierung kann direkt ausgehend von einer Steuervorrichtung 7 erfolgen, die in 3 gezeigt und in dem Fahrzeug angeordnet ist, z.B. einem Drehschalter, Kontrollknöpfen und/oder einem berührungsempfindlichen Bildschirm des Fahrzeugs. Alternativ kann diese Parametrierung ausgehend von einem mobilen Gerät ferndurchgeführt werden, z.B. mit einer Vorrichtung zur Fernsteuerung des Fahrzeugs, etwa einem elektronischer Schlüssel, einem Mobiltelefon oder einem berührungsempfindlichen Tablet oder jeglicher anderen Vorrichtung, die eine Kommunikation mit Verarbeitungsmitteln 5 des Fahrzeugs ermöglicht. Diese Parameter werden dann zu Verarbeitungsmitteln 5, die der Heizvorrichtung 1 zugeordnet sind, übermittelt, beispielsweise zu einem Mikroprozessor des Fahrzeugbordcomputers. Darüber hinaus kann die Solltemperatur Tc bereits in Speichermitteln des Fahrzeugs gespeichert sein, z.B. in einem Speicher oder einer Datenbank 9, die dem Bordcomputer des Fahrzeugs zugeordnet ist, und kann der Solltemperatur der Klimatisierung, wenn das Fahrzeug fährt, entsprechen.Step 102 is also an optional step and relates to the parameterization of the target temperature T c . The time H r at which the setpoint temperature T c is to be reached can also be parameterised. This step is optional since these parameters can be defined by default, in particular the target temperature T c and the time H r at which the target temperature T c is to be reached can be specified repeatedly, eg every day at a predefined time. The parameters can be set directly from a control device 7, which is 3 shown and located in the vehicle, eg, a rotary switch, control knobs, and/or a touch-sensitive screen of the vehicle. Alternatively, this configuration can be carried out remotely from a mobile device, for example with a device for remote control of the vehicle, such as an electronic key, a mobile phone or a touch-sensitive tablet, or any other device allowing communication with the processing means 5 of the vehicle. These parameters are then transmitted to processing means 5 associated with the heating device 1, for example to a microprocessor of the vehicle's on-board computer. Furthermore, the target temperature T c may already be stored in the vehicle's storage means, eg in a memory or database 9 associated with the vehicle's on-board computer, and may correspond to the target temperature of the air conditioning when the vehicle is running.

Der Parameter Hr, der mit der Uhrzeit zusammenhängt, zu der das Fahrzeug wieder genutzt wird, betrifft einen Parameter, der das Ermitteln der Uhrzeit ermöglicht, zu der der Nutzer sein Fahrzeug erneut nutzen wird, z.B. die Uhrzeit selbst der erneuten Nutzung oder eine Dauer zwischen dem Zeitpunkt der Angabe des Parameters und der Uhrzeit der erneuten Benutzung. Dieser Parameter kann auch geplant und wiederkehrend sein, wobei der Nutzer beispielsweise angeben kann, dass er jeden Tag um 8 Uhr einen Fahrgastraum bei der Solltemperatur Tc wünscht.The parameter H r , related to the time when the vehicle will be used again, refers to a parameter that makes it possible to determine the time when the user will use his vehicle again, for example the time of the re-use itself or a duration between the time the parameter was specified and the time it was used again. This parameter can also be scheduled and recurring, where the user can indicate, for example, that he wants a passenger compartment at the target temperature T c every day at 8 am.

Schritt 103 betrifft die Messung der Temperatur Text außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs. Diese Messungen erfolgen beispielsweise nach dem Parametrierungsschritt 102 oder wenn der Nutzer sein Fahrzeug verlässt oder das Fahrzeug an einen elektrischen Ladungsanschluss angeschlossen ist oder aufgrund einer dedizierten Steuerung durch den Nutzer. Die Messungen der Innentemperatur Tin und der Außentemperatur Text werden beispielsweise von Sensoren 3 durchgeführt, die sich am Fahrzeug befinden, insbesondere durch Sensoren, die zur Klimatisierung genutzt werden. Bei diesen Sensoren 3 handelt es sich beispielsweise um Thermoelemente oder um andere Sensoren 3, die dem Fachmann bekannt sind.Step 103 concerns the measurement of the temperature T ext outside the vehicle and the inside temperature T in of the vehicle. These measurements take place, for example, after the parameterization step 102 or when the user leaves his vehicle or the vehicle is connected to an electrical charging connection or due to a dedicated control by the user. The measurements of the inside temperature T in and the outside temperature T ext are carried out, for example, by sensors 3 that are located on the vehicle, in particular by sensors that are used for air conditioning. These sensors 3 are, for example, thermocouples or other sensors 3 that are known to those skilled in the art.

Schritt 104 ist ein optionaler Schritt und betrifft das Vergleichen zwischen der Außentemperatur Text und der Innentemperatur Tin, die in Schritt 103 gemessen wurden, mit der Solltemperatur Tc. Wenn nämlich die Außentemperatur Text und die Innentemperatur Tin höher sind als die Solltemperatur Tc, wird das Verfahren angehalten. Andernfalls geht das Verfahren zu Schritt 105 über. Der Vorgang kann auch angehalten werden, wenn die Unterschiede zwischen der Innentemperatur Tin des Innenraums, der Außentemperatur Text und der Solltemperatur Tc geringer sind als eine vorbestimmte Differenz von beispielsweise 2°C. Das Verfahren kann auch angehalten oder verhindert werden, wenn der Ladestand der Batterie(n) des Fahrzeugs geringer ist als ein vorbestimmter Stand.Step 104 is an optional step and relates to comparing the outside temperature T ext and the inside temperature T in measured in step 103 with the target temperature T c . Namely, when the outside temperature T ext and the inside temperature T in are higher than the target temperature T c , the process is stopped. Otherwise, the process goes to step 105. The process can also be stopped when the differences between the inside temperature T in of the cabin, the outside temperature T ext and the target temperature T c are less than a predetermined difference of, for example, 2°C. The method may also be halted or prevented if the vehicle's battery(ies) charge level is less than a predetermined level.

Schritt 105 betrifft das Ermitteln der Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung 1 benötigt, um die Solltemperatur Tc zu erreichen, ausgehend von der Temperatur Text außerhalb des Fahrzeugs, der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs und der Wärmekapazität der Heizvorrichtung, d.h. der Kapazität der Heizvorrichtung, dem Fahrzeug Wärmeenergie zu liefern. Schritt 105 betrifft auch das Ermitteln der Leistung, die während der Aktivierungsdauer zum Erreichen der Solltemperatur Tc bei der Heizvorrichtung 1 aufzubringen ist. Dieser Schritt 105 wird in der nachfolgenden Beschreibung ausführlicher beschrieben.Step 105 relates to determining the activation duration required for the heating device 1 to reach the target temperature T c , based on the temperature T ext outside the vehicle, the internal temperature T in of the vehicle and the heat capacity of the heating device, ie the capacity of the heating device. to supply thermal energy to the vehicle. Step 105 also relates to determining the power that has to be applied to the heating device 1 during the activation period in order to reach the target temperature T c . This step 105 is described in more detail in the description below.

Schritt 106 betrifft die Aktivierung der Heizvorrichtung 1 entsprechend der in Schritt 105 ermittelten Leistung und für die in Schritt 105 ermittelten Aktivierungsdauer. Bei diesem Aktivierungsschritt 106 können die Schritte 103 und 105 erneut angewandt werden, so dass die Solltemperatur Tc auch bei Änderungen bestimmter Parameter, beispielsweise der Temperatur Text außerhalb des Fahrzeugs, zum gewünschten Zeitpunkt erhalten wird. Wenn die Solltemperatur Tc erreicht ist, kann die Heizvorrichtung 1 dazu ausgelegt sein, die Temperatur des Fahrgastraums für eine vorbestimmte Dauer auf die Solltemperatur Tc zu regulieren, wobei diese vorbestimmte Dauer von beispielsweise 15 Minuten von dem Nutzer gewählt und in Speichermitteln des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Diese vorbestimmte Dauer dient dazu, zu verhindern, dass die Temperatur innerhalb des Fahrgastraums für eine sehr lange Dauer bei der Solltemperatur Tc gehalten wird, wenn der Nutzer sich schließlich verspätet und die Uhrzeit zur erneuten Benutzung des Fahrzeugs auf später verschieben muss. Darüber hinaus kann ein Hinweis über das Anhalten der Temperaturregulierung zu einer Vorrichtung zur Fernsteuerung des Fahrzeugs (elektronischer Schlüssel, Mobiltelefon oder Tablet) gesendet werden, um den Nutzer über das Anhalten der Temperaturregulierung auf die Solltemperatur Tc zu informieren. Der Nutzer kann dann eine erneuten Befehl senden, um die Temperaturregulierung beizubehalten oder eine neue Uhrzeit Hr festzusetzen, zu der die Solltemperatur Tc erreicht werden soll. Darüber hinaus können die Messungen aus Schritt 103 und insbesondere die Messung der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs erneut im Aktivierungsschritt 106 durchgeführt werden, um beispielsweise zu überprüfen, ob die Solltemperatur Tc erreicht ist oder die Solltemperatur Tc nicht überschritten wurde.Step 106 relates to the activation of the heating device 1 according to the power determined in step 105 and for the activation duration determined in step 105 . In this activation step 106, steps 103 and 105 can be applied again, so that the target temperature T c is obtained at the desired point in time even if certain parameters, for example the temperature T ext outside the vehicle, change. When the target temperature T c is reached, the heating device 1 can be designed to regulate the temperature of the passenger compartment to the target temperature T c for a predetermined period, this predetermined period of, for example, 15 minutes being selected by the user and stored in memory means of the vehicle can be. This predetermined duration is to prevent the temperature inside the passenger compartment from being maintained at the target temperature Tc for a very long duration when the user ends up running late and needs to change the time to use the vehicle again. In addition, an indication of stopping the temperature regulation can be sent to a remote control device of the vehicle (electronic key, mobile phone or tablet) to inform the user of stopping the temperature regulation to the target temperature T c . The user can then send a new command to keep the temperature regulation or set a new time H r at which the target temperature T c is to be reached. In addition, the measurements from step 103 and in particular the measurement of the interior temperature T in of the vehicle can be carried out again in activation step 106, for example to check whether the target temperature T c has been reached or the target temperature T c has not been exceeded.

Darüber hinaus ist anzumerken, dass 1 die Schritte in einer bestimmten Reihenfolge zeigt, wobei diese Reihenfolge geändert werden kann. Schritt 102 kann z.B. vor dem Schritt 101 durchgeführt werden. Bestimmte Schritte können auch gleichzeitig erfolgen.In addition, it should be noted that 1 shows the steps in a specific order, although this order may be changed. Step 102 can be performed before step 101, for example. Certain steps can also occur simultaneously.

Die Einzelheiten aus Schritt 105 werden nun ausführlich beschrieben.The details of step 105 will now be described in detail.

Bezüglich des Ermittelns der bei der Heizvorrichtung 1 aufzubringenden Leistung ist festgestellt worden, dass der Stromverbrauch zum Erreichen der Solltemperatur Tc minimiert wird, indem die Aktivierungsdauer der Heizvorrichtung 1 reduziert wird, wobei die Heizleistung dann maximal ist. Die betrachtete Leistung ist dann die maximale Leistung in der Heizvorrichtung 1, d.h. die Leistung, die die maximale Wärmekapazität der Heizvorrichtung 1 bereitstellt.With regard to determining the power to be applied to the heating device 1, it has been determined that the power consumption to reach the target temperature T c is minimized by reducing the activation duration of the heating device 1, with the heating power then being at its maximum. The power considered is then the maximum power in the heating device 1, ie the power that the maximum thermal capacity of the heating device 1 provides.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung benötigt, um die Solltemperatur Tc zu erreichen, ausgehend von den Messungen der Temperatur Text außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs zu vorbestimmten Zeitpunkten bis zur Aktivierung der Heizvorrichtung 1 ermittelt. Die Aktivierungsdauer wird beispielsweise ausgehend von dem Wärmeverlustkoeffizienten G des Fahrzeugfahrgastraums und der Wärmeträgheit I des Fahrzeugfahrgastraums ermittelt. Der Wärmeverlustkoeffizient G des Fahrgastraums und die Wärmeträgheit I des Fahrgastraums sind allgemein bekannte Parameter, da sie vorab von dem Fahrzeughersteller festgelegt werden.According to a first embodiment, the activation time required for the heating device to reach the setpoint temperature T c is determined based on the measurements of the temperature T ext outside the vehicle and the internal temperature T in the vehicle at predetermined times until the heating device 1 is activated. The activation duration is determined, for example, based on the heat loss coefficient G of the vehicle passenger compartment and the thermal inertia I of the vehicle passenger compartment. The heat loss coefficient G of the passenger compartment and the thermal inertia I of the passenger compartment are well-known parameters since they are predetermined by the vehicle manufacturer.

Die benötigte Aktivierungsdauer kann insbesondere durch folgende Gleichung (1) berechnet werden: t = − ln ( ( T e − ( P G + T e x t ) ) ( T i n − ( P G + T e x t ) ) ) ⋅ ( I G )

Figure DE112016003374B4_0002
wobei t die Aktivierungsdauer ist und P die Leistung ist, die vorzugsweise der maximalen Wärmekapazität der Heizvorrichtung 1 entspricht. Wenn z.B. die Heizvorrichtung 1 mehrere Elemente aufweist, z.B. einen Widerstand oder einen Thermistor mit positiven Temperaturkoeffizienten und eine Wärmepumpe, ist anzumerken, dass die Leistung P der Summe aus den maximalen Leistungen der verschiedenen Elementen entspricht.The required activation time can be calculated using the following equation (1): t = − ln ( ( T e − ( P G + T e x t ) ) ( T i n − ( P G + T e x t ) ) ) ⋅ ( I G )
Figure DE112016003374B4_0002
 where t is the activation duration and P is the power, which preferably corresponds to the maximum thermal capacity of the heating device 1. For example, if the Heating device 1 comprises several elements, eg a resistor or a thermistor with positive temperature coefficients and a heat pump, it should be noted that the power P corresponds to the sum of the maximum powers of the different elements.

Somit kann zu einem gegebenen Zeitpunkt diese Aktivierungsdauer t 5 Minuten betragen, und die Uhrzeit Hr, zu der die Solltemperatur Tc erreicht werden soll, liegt 2 Stunden später. Die Aktivierungszeit Hm entspricht somit der Differenz zwischen der Uhrzeit Hr und der Aktivierungsdauer t, d.h. 1h55 später. Um die Schwankungen der verschiedenen Parameter und insbesondere die Schwankungen der Außentemperatur Text und der Innentemperatur Tin zu berücksichtigen, können bestimmte Verfahrensschritte und insbesondere die Schritte 103 bis 105 erneut durchgeführt werden, beispielsweise wenn die Hälfte der Zeit bis zur Uhrzeit der Aktivierung abgelaufen ist, bis diese Zeit unter einer vorbestimmten Zeit liegt. Im vorliegenden Fall werden die Schritte 103 bis 105 des Verfahrens nach 57,5 Minuten (1h55=115 Minuten und 115/2=57,5) erneut durchgeführt usw., bis die für die erneute Durchführung der Verfahrensschritte abzuwartende Dauer z.B. weniger als 10 Minuten beträgt. Die Dauer für die erneute Durchführung der Verfahrensschritte kann auch auf andere Weise ermittelt werden. Diese Dauer kann z.B. in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs und der Temperatur Text außerhalb des Fahrzeugs ermittelt werden, so dass je größer diese Differenz ist, desto kürzer die Dauer ist, so dass eine starke Schwankung der Innentemperatur Tin berücksichtigt wird. Es ist auch möglich, ein festes Zeitintervall, beispielsweise jede Stunde, zu verwenden.Thus, at a given point in time, this activation duration t can be 5 minutes, and the time H r at which the target temperature T c is to be reached is 2 hours later. The activation time H m thus corresponds to the difference between the time H r and the activation duration t, ie 1h55 later. In order to take into account the variations in the various parameters and in particular the variations in the outside temperature T ext and the inside temperature T in , certain method steps and in particular steps 103 to 105 can be carried out again, for example when half the time up to the time of activation has elapsed, until that time is below a predetermined time. In the present case, steps 103 to 105 of the method are carried out again after 57.5 minutes (1h55=115 minutes and 115/2=57.5), etc., until the waiting time for the method steps to be carried out again is less than 10 minutes, for example amounts to. The duration for carrying out the method steps again can also be determined in another way. This duration can be determined, for example, as a function of the difference between the interior temperature T in of the vehicle and the temperature T ext outside the vehicle, so that the greater this difference, the shorter the duration, so that there is a strong fluctuation in the interior temperature T in is taken into account. It is also possible to use a fixed time interval, for example every hour.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann der Verlauf der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs z.B. ausgehend von der ursprünglichen Innentemperatur Tin, d.h. der Temperatur, die zu Verfahrensbeginn gemessen wurde, der ursprünglichen Außentemperatur Text, dem Wärmeverlustkoeffizienten G des Fahrzeugfahrgastraums und der Wärmeträgheit I des Fahrzeugfahrgastraums berechnet werden, beispielsweise mittels folgender Gleichung (2): I ⋅ d T i n d t = G ⋅ ( T e x t − T i n )

Figure DE112016003374B4_0003
According to a second embodiment, the course of the interior temperature T in of the vehicle can be calculated, for example, based on the original interior temperature T in , ie the temperature measured at the start of the method, the original exterior temperature T ext , the heat loss coefficient G of the vehicle passenger compartment and the thermal inertia I of the vehicle passenger compartment e.g. using the following equation (2): I ⋅ i.e T i n i.e t = G ⋅ ( T e x t − T i n )
Figure DE112016003374B4_0003

Durch Kombination der Gleichungen (1) und (2) ist es somit möglich, die Uhrzeit der Aktivierung Hm, zu der die Heizvorrichtung 1 aktiviert werden muss, um die Solltemperatur Tc zur gewünschten Uhrzeit Hr zu erreichen, zu ermitteln. Darüber hinaus kann dieses Ermitteln der Uhrzeit der Aktivierung Hm, zu der die Heizvorrichtung aktiviert werden muss, vor der ermittelten Uhrzeit Hm erneut durchgeführt werden, z.B. dreißig Minuten oder eine Stunde davor, um mögliche Änderungen der zum Ermitteln verwendeten Parameter und insbesondere der Außentemperatur Text und der Innentemperatur Tin zu berücksichtigen.By combining equations (1) and (2), it is thus possible to determine the activation time Hm at which the heating device 1 must be activated in order to reach the setpoint temperature Tc at the desired time Hr . In addition, this determination of the activation time Hm at which the heating device must be activated can be carried out again before the determined time Hm , for example thirty minutes or an hour before, to allow for possible changes in the parameters used for determination and in particular the outside temperature T ext and the internal temperature T in must be taken into account.

2 zeigt ein Beispiel für eine Kurve, die ausgehend von der Gleichung (2), der Schwankung der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs in Grad Celsius in Abhängigkeit von der Zeit t in Sekunden für ein Fahrzeug erhalten wird, dessen ursprüngliche Innenraumtemperatur zum Zeitpunkt t=0 20°C und die Außentemperatur -18°C beträgt. 2 shows an example of a curve obtained from equation (2) of the variation of the interior temperature T in of the vehicle in degrees Celsius as a function of time t in seconds for a vehicle whose initial interior temperature at time t=0 20 °C and the outside temperature is -18°C.

Gemäß einer zur zweiten Ausführungsform alternativen Ausführungsform kann die Aktivierungsdauer der Heizvorrichtung 1 ermittelt werden, indem angenommen wird, dass die Innentemperatur der Außentemperatur Text entspricht, was der Fall ist, wenn das Fahrzeug für eine ausreichend lange Dauer im Stillstand und ohne Beheizung bleibt. In 2 ist nämlich zu sehen, dass die Innentemperatur nach einer Dauer von 5000 Sekunden nahe der Außentemperatur (-18 °C) liegt. Die Aktivierungsuhrzeit Hm, zu der die Heizvorrichtung 1 aktiviert werden muss, um zur gewünschten Uhrzeit Hr die Solltemperatur Tc zu erreichen, wird dann ausgehend von der ermittelten Aktivierungsdauer ermittelt, indem angenommen wird, dass die Innentemperatur der in Schritt 103 gemessenen Außentemperatur entspricht. Es ist bei dieser Ausführungsform auch möglich, die Verfahrensschritte zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor der Aktivierung der Heizvorrichtung wie bei den anderen Ausführungsformen beschrieben zu wiederholen, um insbesondere eine Schwankung der Außentemperatur Text zu berücksichtigen. Bei dieser Ausführungsform kann außerdem lediglich die Außentemperatur Text in Schritt 103 gemessen werden.According to an alternative embodiment to the second embodiment, the activation duration of the heating device 1 can be determined by assuming that the inside temperature corresponds to the outside temperature T ext , which is the case when the vehicle remains stationary and without heating for a sufficiently long period. In 2 it can be seen that after 5000 seconds the internal temperature is close to the external temperature (-18 °C). The activation time H m at which the heating device 1 must be activated in order to reach the target temperature T c at the desired time H r is then determined based on the activation duration determined by assuming that the internal temperature corresponds to the external temperature measured in step 103 . In this embodiment, it is also possible to repeat the method steps at a predetermined point in time before the activation of the heating device, as described in the other embodiments, in order in particular to take into account a fluctuation in the outside temperature T ext . In addition, only the outside temperature T ext can be measured in step 103 in this embodiment.

Somit können für die zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Verfahrensschritte im Laufe der Zeit wiederholt werden, um den Verlauf der Parameter und insbesondere der Außentemperatur Text zu berücksichtigen. Wenn sich nämlich das Fahrzeug zu dem Zeitpunkt, an dem das Verfahren gestartet wurde, beispielsweise wenn der Nutzer sein Fahrzeug verlassen hat, im Schatten befand und es kurz danach in der Sonne steht (oder umgekehrt), kann die Außentemperatur stark variieren, so dass sich die Innentemperatur Tin zum Zeitpunkt der Aktivierung der Heizvorrichtung 1 von der berechneten Temperatur unterscheiden könnte. Dadurch kann verhindert werden, dass der Fahrgastraum entweder zu früh erwärmt wird und viel elektrische Leistung verbraucht wird, um den Fahrgastraum bis zur Uhrzeit Hr, an der die Solltemperatur Tc erreicht werden soll, bei der Solltemperatur Tc zu halten, oder zu spät geheizt wird, so dass der Fahrgastraum zur Uhrzeit Hr, wenn das Fahrzeug wieder genutzt wird, nicht bei der Solltemperatur Tc ist, was zu einer Unannehmlichkeit für den Benutzer und einer starken Nutzung der Batterie zum Heizen des Fahrgastraums bis zur Solltemperatur Tc nach der erneuten Nutzung des Fahrzeugs führt.Thus, for the embodiments described above, the method steps can be repeated over time in order to take account of the variation of the parameters and in particular of the outside temperature T ext . If the vehicle was in the shade at the time the procedure was started, for example when the user left his vehicle, and it is in the sun shortly afterwards (or vice versa), the outside temperature can vary greatly, so that the internal temperature T in at the time of activation of the heater 1 could differ from the calculated temperature. This can prevent the passenger compartment from being heated either too early and consuming much electric power to keep the passenger compartment at the target temperature T c by the time H r at which the target temperature T c is to be reached, or too late is heated, so that the passenger compartment at the time H r when the vehicle is used again, not at of the target temperature T c , resulting in inconvenience to the user and heavy use of the battery for heating the passenger compartment up to the target temperature T c after the vehicle is used again.

Gemäß einer dritten Ausführungsform werden die Schritte 103 bis 105 des Verfahrens nur zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nahe der Uhrzeit Hr durchgeführt, zu der diese Temperatur Tc erreicht werden soll, beispielsweise 30 Minuten vor der Uhrzeit Hr. Dieser vorbestimmte Zeitpunkt kann so ausgewählt sein, dass die Temperaturschwankungen im Fahrzeug in diesem Zeitintervall reduziert und dabei bei der Aktivierung der Heizvorrichtung die Erhöhung der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs auf einen großen Bereich, beispielsweise 30°C oder 40°C ausgehend von einer ursprünglichen Temperatur von -10°C, ermöglicht wird.According to a third embodiment, steps 103 to 105 of the method are carried out only at a predetermined time close to the hour H r at which this temperature T c is to be reached, for example 30 minutes before hour H r . This predetermined point in time can be selected in such a way that the temperature fluctuations in the vehicle are reduced in this time interval and, when the heating device is activated, the interior temperature T in of the vehicle is increased to a large range, for example 30° C. or 40° C. from an original temperature of -10°C, is made possible.

3 zeigt ein Schema der Heizvorrichtung 1 und insbesondere der Verarbeitungsmittel 5, die der Heizvorrichtung 1 zugeordnet sind. Diese Verarbeitungsmittel 5 entsprechen beispielsweise dem Bordcomputer des Fahrzeugs. 3 12 shows a diagram of the heating device 1 and in particular of the processing means 5 associated with the heating device 1. FIG. These processing means 5 correspond, for example, to the vehicle's on-board computer.

Die Verarbeitungsmittel 5 sind dazu ausgelegt, einerseits die in einer Datenbank 9 des Fahrzeugs gespeicherten Parameter, entweder den Wärmeverlustkoeffizienten G, die thermische Trägheit I des Fahrgastraums und möglicherweise die Solltemperatur (wobei diese auch von dem Nutzer gesendet und von den Verarbeitungsmittel abgerufen werden kann) abzurufen und andererseits die von den Sensoren 3 gemessenen Parameter, wie etwa die Außentemperatur Text oder die Innentemperatur Tin des Fahrgastraums sowie die Parameter, wie etwa die Solltemperatur Tc und die Uhrzeit Hr, zu der die Solltemperatur erreicht werden soll, die von dem Nutzer durch eine Fernsteuerung oder durch eine Steuerung 7 des Fahrzeugs bereitgestellt werden, abzurufen. Die Verarbeitungsmittel 5 sind anschließend dazu ausgelegt, entsprechend der Gleichung (1) die erforderliche Heizzeit t und die Einschaltzeit Hm, zu der die Heizvorrichtung 1 aktiviert werden soll, sowie die Leistung, bei der wie oben beschrieben die Heizvorrichtung 1 aktiviert werden soll, zu bestimmen. Die Einschaltzeit Hm und die aufzubringende Leistung P, die von den Verarbeitungsmitteln 5 ermittelt werden, werden anschließend zu Steuerungsmitteln 11 der Heizvorrichtung 1 gesendet, die die Heizvorrichtung 1 zur ermittelten Uhrzeit Hm und mit der ermittelten Leistung aktivieren können.The processing means 5 are designed to retrieve, on the one hand, the parameters stored in a database 9 of the vehicle, either the heat loss coefficient G, the thermal inertia I of the passenger compartment and possibly the target temperature (although this can also be sent by the user and retrieved by the processing means). and on the other hand the parameters measured by the sensors 3, such as the outside temperature T ext or the inside temperature T in of the passenger compartment, as well as the parameters such as the set temperature T c and the time H r at which the set temperature is to be reached, set by the Users are provided by a remote control or by a controller 7 of the vehicle to retrieve. The processing means 5 are then designed to calculate, according to equation (1), the required heating time t and the switch-on time H m at which the heating device 1 is to be activated, as well as the power at which the heating device 1 is to be activated, as described above determine. The switch-on time H m and the power P to be applied, which are determined by the processing means 5, are then sent to the control means 11 of the heating device 1, which can activate the heating device 1 at the determined time H m and with the determined power.

Die Heizvorrichtung 1 weist ein oder mehrere Heizelemente auf, z.B. eine Wärmepumpe vom Typ Luft-Luft-Wärmepumpe oder Luft-Wasser-Wärmepumpe. Ein Luft- oder Wasserwiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten kann mit der Wärmepumpe kombiniert werden, um die elektrische Gesamtleistung zu steigern. Somit entspricht die maximale Leistung der Summe aus den maximalen Leistungen der verschiedenen Elemente, die zur Heizleistung beitragen.The heating device 1 comprises one or more heating elements, for example a heat pump of the air-to-air heat pump or air-to-water heat pump type. An air or water resistance with a positive temperature coefficient can be combined with the heat pump to increase the total electrical output. Thus, the maximum power corresponds to the sum of the maximum powers of the different elements that contribute to the heating power.

Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, wird nun ein Verwendungsbeispiel der Heizvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.In order to better understand the present invention, an example of use of the heating device 1 according to the present invention will now be described.

Ein Nutzer parkt sein Elektrofahrzeug und schließt es an einen elektrischen Ladungsanschluss an, um dessen Batterie während einer Verabredung von einer Stunde aufzuladen. Er parametriert dann die Uhrzeit seiner Rückkehr, eine Stunde später, und gibt an, dass er eine Temperatur von 25°C in seinem Fahrzeug wünscht. Die Innentemperatur Tin des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt beträgt auch 25°C, und die Temperatur Text außerhalb des Fahrzeugs beträgt 5°C. Diese Temperaturen werden nach der Parametrierung der Uhrzeit Hr, eine Stunde später, zu der die Solltemperatur Tc von 25°C erreicht werden soll, von Sensoren 3 gemessen. Diese Messwerte werden zu den Verarbeitungsmitteln 5 der Heizvorrichtung 1 geleitet, die dann ausgehend von den gemessenen Temperaturen und der maximalen Leistung der Heizvorrichtung die Uhrzeit Hm bestimmen, zu der die Heizvorrichtung aktiviert werden soll. Dieses Ermitteln führt zu einer Aktivierungsuhrzeit Hm, die 8 Minuten vor der Uhrzeit Hr liegt, zu der die Solltemperatur erreicht werden soll. Eine erneute Messung der Innentemperatur Tin des Fahrzeugs und der Temperatur Text außerhalb des Fahrzeugs erfolgt 15 Minuten vor der Uhrzeit Hr, und ein erneutes Ermitteln führt zu einer Aktivierungszeit Hm, die 7,5 Minuten vor der Uhrzeit Hr liegt, wobei die Differenz zum ersten Ermitteln beispielsweise auf eine Erhöhung der Außentemperatur Text zurückzuführen ist. Die Heizvorrichtung 1 wird somit 7 Minuten und 30 Sekunden vor der Uhrzeit Hr aktiviert, so dass zur Uhrzeit Hr die Luft innerhalb des Fahrgastraums bei einer Temperatur von 25°C ist. Die Temperatur von 25°C ist dann reguliert. Wenn somit der Nutzer 5 Minuten nach der Uhrzeit Hr erneut sein Auto holt und das Fahrzeug von dem elektrischen Ladungsanschluss trennt, ist die Luft des Fahrzeugs bei einer Temperatur von 25°C, wodurch es dem Nutzer möglich ist, über einen Wärmekomfort zu verfügen, sobald er in sein Fahrzeug steigt, und die Reichweite der Batterie zu verbessern, da es nicht mehr erforderlich ist, die Luft des Fahrgastraums zu erwärmen, um die Solltemperatur zu erreichen, sondern lediglich die Temperatur des Fahrgastraums auf die Solltemperatur reguliert werden muss.A user parks their electric vehicle and connects it to an electric charge port to charge its battery during a one-hour appointment. He then sets the time of his return, one hour later, and indicates that he wants the temperature in his vehicle to be 25°C. Also, the inside temperature T in of the vehicle at this time is 25°C, and the temperature T ext outside of the vehicle is 5°C. These temperatures are measured by sensors 3 after the time H r has been parameterized, one hour later, at which the target temperature T c of 25° C. is to be reached. These measurements are sent to the processing means 5 of the heating device 1, which then, based on the measured temperatures and the maximum power of the heating device, determine the time H m at which the heating device is to be activated. This determination leads to an activation time H m which is 8 minutes before the time H r at which the desired temperature is to be reached. The interior temperature T in of the vehicle and the temperature T ext outside the vehicle are re-measured 15 minutes before the time H r , and re-determination results in an activation time H m that is 7.5 minutes before the time H r , where the difference to the first determination is due to an increase in the outside temperature T ext , for example. The heating device 1 is thus activated 7 minutes and 30 seconds before the time H r so that at the time H r the air inside the passenger compartment is at a temperature of 25°C. The temperature of 25°C is then regulated. Thus, when the user picks up his car again 5 minutes after the time H r and disconnects the vehicle from the electric charge connector, the air of the vehicle is at a temperature of 25°C, allowing the user to have thermal comfort as soon as he gets into his vehicle and to improve the range of the battery, as it is no longer necessary to heat the cabin air to reach the target temperature, but only to regulate the cabin temperature to the target temperature.

Ausgehend von dem Empfangen einer Parametrierung bezüglich einer Solltemperatur Tc und einer Uhrzeit Hr, zu der diese Temperatur Tc erreicht werden soll, ermöglicht somit die vorliegende Erfindung das Ermitteln der Befehle, die bei der Heizvorrichtung 1 anzulegen sind, so dass die Temperatur Tin innerhalb des Fahrzeugfahrgastraums zur parametrierten Uhrzeit der Solltemperatur Tc entspricht, und dabei der Stromverbrauch maximal beschränkt wird. Wenn das Verfahren während einer Aufladephase des Fahrzeugs durchgeführt wird, ermöglicht zum einen die Vorerwärmung des Fahrgastraums die Erhöhung des Komforts für den Nutzer, dessen Fahrzeugfahrgastraum bei der gewünschten Temperatur ist, sobald es wieder genutzt wird, und zum anderen die Maximierung der Reichweite des Fahrzeugs, indem die für die Erwärmung der Luft des Fahrzeugfahrgastraums auf die Solltemperatur aufgewendete Energie nicht mehr benötigt wird.Based on the receipt of a parameterization with regard to a setpoint temperature T c and a time H r at which this temperature T c is to be reached, the present invention thus enables tion determining the commands to be applied to the heating device 1 so that the temperature T in within the vehicle passenger compartment at the parameterized time corresponds to the target temperature T c , and the power consumption is limited to a maximum. If the method is carried out during a charging phase of the vehicle, firstly the preheating of the passenger compartment makes it possible to increase the comfort of the user whose vehicle passenger compartment is at the desired temperature as soon as it is used again and secondly to maximize the range of the vehicle, in that the energy used to heat the air in the vehicle passenger compartment to the desired temperature is no longer required.

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung einer Heizvorrichtung (1) eines Elektrofahrzeugs, um die thermische Behandlung der Luft des Fahrzeugfahrgastraums ausgehend von einer ermittelten Solltemperatur (Tc) zu ermöglichen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - einen Schritt (103) zur Messung einer Außentemperatur (Text) des Fahrzeugs und einer Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs, - einen Schritt (105) zum Ermitteln - der Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung (1) benötigt, um die Solltemperatur (Tc) zu erreichen, ausgehend von der Außentemperatur (Text), der Innentemperatur (Tin) und einer Wärmekapazität der Heizvorrichtung (1) und - der bei der Heizvorrichtung (1) aufzubringenden Leistung, - einen Schritt (106) zur Aktivierung der Heizvorrichtung (1) entsprechend der ermittelten aufzubringenden Leistung während der ermittelten Aktivierungsdauer, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (105) zum Ermitteln der Aktivierungsdauer, die die Heizvorrichtung (1) benötigt, um die Solltemperatur (Tc) zu erreichen, eine Berechnung des zeitlichen Verlaufs der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Wärmeverlustkoeffizienten (G) des Fahrzeugfahrgastraums, der Wärmeträgheit (I) des Fahrgastraums und den Messungen der Temperatur (Text) außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs umfasst.Method for controlling a heating device (1) of an electric vehicle in order to allow the thermal treatment of the air in the passenger compartment of the vehicle from a set temperature (T c ) determined, the method comprising: - a step (103) for measuring an external temperature (T ext ) of the vehicle and an inside temperature (T in ) of the vehicle, - a step (105) for determining - the activation time required for the heating device (1) to reach the target temperature (T c ), starting from the outside temperature (T ext ), the internal temperature (T in ) and a heat capacity of the heating device (1) and - the power to be applied to the heating device (1), - a step (106) for activating the heating device (1) according to the determined power to be applied during the determined activation period , characterized in that the step (105) for determining the activation duration that the heating device (1) requires in order to reach the setpoint temperature (T c ), a calculation of the time profile of the interior temperature (T in ) of the vehicle as a function of the vehicle passenger compartment heat loss coefficients (G), thermal inertia (I) of the passenger compartment and measurements of temperature (T ext ) outside the vehicle and inside temperature (T in ) of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner Folgendes umfasst: - einen Schritt (102) zur Parametrierung der Uhrzeit (Hr), zu der die Solltemperatur (Tc) erreicht werden soll, und - wobei der Schritt (106) zur Aktivierung der Heizvorrichtung zu einer Aktivierungsuhrzeit (Hm) durchgeführt wird, die ausgehend von der Aktivierungsdauer und der parametrierten Uhrzeit (Hr), zu der diese Solltemperatur (Tc) erreicht werden soll, ermittelt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the method further comprises: - a step (102) of programming the time (H r ) at which the set temperature (T c ) is to be reached, and - the step (106) of activating the heating device is carried out at an activation time (H m ), which is determined on the basis of the activation duration and the configured time (H r ) at which this setpoint temperature (T c ) is to be reached. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsdauer ferner in Abhängigkeit von dem Wärmeverlustkoeffizienten (G) des Fahrzeugfahrgastraums ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the activation duration is also determined as a function of the heat loss coefficient (G) of the vehicle passenger compartment. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsdauer ferner in Abhängigkeit von der Wärmeträgheit (I) des Fahrzeugfahrgastraums ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the activation duration is also determined as a function of the thermal inertia (I) of the vehicle passenger compartment. Verfahren nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsdauer durch folgende Formel ermittelt wird: t = − ln ( ( T e − ( P G + T e x t ) ) ( T i n − ( P G + T e x t ) ) ) ⋅ ( I G )
Figure DE112016003374B4_0004
wobei G der Wärmeverlustkoeffizient des Fahrgastraums ist, Text die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs ist, Tin die Innentemperatur des Fahrzeugs ist, P die Leistung der Heizvorrichtung ist und I die Wärmeträgheit des Fahrzeugfahrgastraums ist.procedure after claim 3 and claim 4 , characterized in that the activation duration is determined by the following formula: t = − ln ( ( T e − ( P G + T e x t ) ) ( T i n − ( P G + T e x t ) ) ) ⋅ ( I G )
Figure DE112016003374B4_0004
 where G is the heat loss coefficient of the passenger compartment, T ext is the temperature outside the vehicle, T in is the inside temperature of the vehicle, P is the power of the heater, and I is the thermal inertia of the vehicle passenger compartment. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Heizvorrichtung (1) aufzubringende Leistung die maximale Wärmekapazität der Heizvorrichtung (1) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the power to be applied to the heating device (1) is the maximum thermal capacity of the heating device (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte zur Messung (103) der Temperatur (Text) außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs und zum Ermitteln (105) der Aktivierungsdauer und der bei der Heizvorrichtung (1) aufzubringenden Leistung beim Aktivierungsschritt (106) erneut angewandt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steps for measuring (103) the temperature (T ext ) outside the vehicle and the inside temperature (T in ) of the vehicle and for determining (105) the activation duration and the heating device ( 1) power to be applied can be reapplied at the activation step (106). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte zur Messung (103) der Temperatur (Text) außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs und zum Ermitteln (105) der Aktivierungsdauer und der bei der Heizvorrichtung (1) aufzubringenden Leistung zu vorbestimmten Zeitpunkten bis zum Aktivierungsschritt (106) durchgeführt werden, um den zeitlichen Verlauf der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs und der Temperatur (Text) außerhalb des Fahrzeugs zu berücksichtigen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steps for measuring (103) the temperature (T ext ) outside the vehicle and the inside temperature (T in ) of the vehicle and for determining (105) the activation duration and the heating device ( 1) the power to be applied can be carried out at predetermined times up to the activation step (106) in order to take into account the time course of the internal temperature (T in ) of the vehicle and the temperature (T ext ) outside of the vehicle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schritte des Verfahrens einen Schritt (101) zum Anschließen des Elektrofahrzeugs an einen elektrischen Ladungsanschluss umfassen.A method according to any one of the preceding claims, wherein the steps of the method include a step (101) of connecting the electric vehicle to an electrical charge port. Heizvorrichtung (1) eines Elektrofahrzeugs, die Folgendes aufweist: - Elemente (3) zur Messung der Temperatur (Text) außerhalb des Fahrzeugs und der Innentemperatur (Tin) des Fahrzeugs, - Verarbeitungsmittel (5), die ausgehend von einer Wärmekapazität der Heizvorrichtung und der Außentemperatur (Text) und der Innentemperatur (Tin), die von den Messelementen (3) bereitgestellt werden, die Aktivierungsdauer ermitteln können, die die Heizvorrichtung benötigt, um eine Solltemperatur (Tc) zu erreichen, und die die bei der Heizvorrichtung (1) aufzubringende Leistung ermitteln können, - Steuerungsmittel (11), die dazu eingerichtet sind, die Heizvorrichtung (1) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu aktivieren.Heating device (1) of an electric vehicle, comprising: - elements (3) for measuring the temperature (T ext ) outside the vehicle and the inside temperature (T in ) of the vehicle, - processing means (5) which start from a thermal capacity of the heating device and the outside temperature (T ext ) and the inside temperature (T in ), which are provided by the measuring elements (3), can determine the activation time that the heating device needs to reach a target temperature (T c ), and that the at the Heating device (1) can determine the power to be applied, - control means (11) which are set up to activate the heating device (1) according to the method according to any one of the preceding claims. Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 10, bei der die Verarbeitungsmittel dazu ausgebildet sind, die Uhrzeit (Hr), zu der die Solltemperatur (Tc) erreicht werden soll, zu parametrieren.Heating device (1) after claim 10 , in which the processing means are designed to parameterize the time (H r ) at which the target temperature (T c ) is to be reached.
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Wolfgang POLIFKE, Jan KOPITZ: Wärmeübertragung. Grundlagen, analytische und numerische Methoden. Erste Auflage. München: Pearson Studium, 2005. 492 Seiten. – 3-8273-7104-X. Auszug aus den Kapiteln 4.1 und 7.1.

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